צוות מדענים בסין קישר בין זיכרונות קוונטיים לאורך יותר מ -30 מייל (50 ק"מ) של כבל סיב אופטי, והכה את השיא הקודם פי 40 יותר. הישג זה הוא צעד חשוב לעבר אינטרנט מוגן פריצות, אמרו המדענים.
האינטרנט בו אנו משתמשים כיום היה באמת המצאה מהפכנית. זה חיבר את העולם למידע ואיפשר לנו לשתף מיליוני תמונות של חתולים חמודים ומגופים. אבל האינטרנט מלא גם בהאקרים שמנסים ליירט מידע חשוב או רגיש. כדי להשיב מלחמה, פיזיקאים פיתחו פיתרון, בעזרת מעט עזרה מהחתול של שרדינגר, החתול המפורסם, ההיפותטי, מת וחיים שנועד לחשוף את טיבם המוזר של חלקיקים תת-אטומיים.
הפיתרון המוצע הוא אינטרנט חדש שנשלט על ידי העולם המוזר של מכניקת הקוונטים. אינטרנט כזה יכול יום אחד להפוך לסטנדרט לשליחה, קבלה ואחסון מאובטח של נתונים.
בעולם המחשוב הקלאסי, מידע מיוצג על ידי ביטים עם ערכים של 0 או 1. אינטרנט קוונטי, כמו מחשב קוונטי, היה מנצל את אחד המאפיינים הבסיסיים של מכניקת הקוונטים, עקרון הסופרפוזיציה. עיקרון זה מתואר באופן מפורסם באמצעות הפרדוקס של הפיזיקאי ארווין שרדינגר של חתול בקופסה שהוא מת וחי בעת ובעונה אחת. מחשבים קוונטיים משתמשים בסיביות קוונטיות, או "qubits", שיכולים להתקיים במצב סופרפוזיציה בו יש להם ערך של 1 ו- 0 בו זמנית. קיוביט קיים במצב זה של אי וודאות עד שהוא נמדד על ידי מתבונן, וממוטט את הקוביט למצב מוגדר של 0 או 1.
אם אתה מזדווג שתי קוויביט או יותר יחד, הם מסתבכים. הסתבכות קוונטית היא הקשר האתרי בין שני חלקיקים או יותר כך שכל פעולה המתבצעת על אחת משפיעה באופן מיידי על האחרים, ללא קשר למרחק זה מזה. אלברט איינשטיין כינה במפורסם תופעה זו "פעולה מפחידה מרחוק." הקסם האמיתי של אינטרנט קוונטי היה מתחיל כאשר מידע נשלח באמצעות חלקיקים סבוכים, המכונים גם טלפורטציה קוונטית.
ג'יאן-וויי פאן, פרופסור לפיזיקה באוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של סין בחאפיי, "טלפורטציה קוונטית היא דרך להעביר מצב קוונטי לא ידוע מחלקיק אחד למשנהו במקום מרוחק, מבלי לשלוח את החלקיק המקורי עצמו." וכותב משותף למחקר, אמר בראיון ל- National Science Review.
מכיוון שרביטים מסובכים אינם קשורים זה לזה באופן פיזי בשום צורה או צורה, יירוט התקשורת ביניהם אינו אפשרי.
פאן וצוותו כבר הדגימו את הסתבכות חלקיקי האור, או הפוטונים, לאורך מרחקים ארוכים דרך שטח ריק. בשנת 2017, צוותו הסתבך עם שני פוטונים שהופרדו ב -1,246 מיילים (1,200 ק"מ) באמצעות ממסר לוויין המקיף כדור הארץ בשם מיקיוס.
בפועל, הסתבכות היא עסק מזויף. ההפרעות הזעירות ביותר, כמו שינוי טמפרטורה או רטט, יכולות לשבור את הקשר בין חלקיקים מסתבכים, ולמוטט את מצבם המשותף. כדי לממש אינטרנט קוונטי אמיתי, הפיזיקאים יצטרכו לגייס את עזרתם של מה שנקרא זיכרונות קוונטיים.
"זיכרון קוונטי הוא מכשיר המאחסן מידע קוונטי. צריך לאחסן את הסופרפוזיציה של שתי מדינות", אמר שיאו-הואי באו, פרופסור לפיזיקה באוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של סין בחפיי, ושותף למחבר המחקר. מדע חי.
זיכרונות קוונטיים
במחקר שפורסם ב -12 בפברואר בכתב העת Nature, פאן ועמיתיו הצליחו לסבך זיכרונות קוונטיים לאורך 50 ק"מ של כבל סיב אופטי. התיעוד הקודם של ההפרדה בין זיכרונות היה 1.3 ק"מ (1.3 ק"מ).
בניסוי המחקר החדש, זיכרון הקוונטים הוא אנסמבל של אטומי רובידיום מקוררים בלייזר שנלכדו בוואקום, אמר באו. הצוות השתמש בפוטונים כדי לקרוא ולכתוב לענן של 100 מיליון אטומים לכודים. פוטונים שימשו כדי לרגש את האטומים למצב אנרגטי גבוה יותר, תוך קביעת הקוויצ'ים שהחוקרים רצו להסתבך, ולייצר פוטון סבוך שיועבר למורד הכבל האופטי. לאחר מכן החוקרים נדרשו לשנות את תדירות הפוטון כך שהוא לא ילך לאיבוד בתוך 50 הקילומטרים של כבל סיבים אופטיים המפותלים במעבדה שלהם. לבסוף, ניתן לשלוח את הפוטון במסעו דרך הכבל כדי לסבך בהצלחה את הזיכרון הקוונטי השני.
למרות שהושגה הסתבכות קוונטית בין הזיכרונות, הצוות טרם ביצע טלפורטציה קוונטית של מידע בין שני הצמתים. החוקרים אמרו כי הם מקווים שעבודה זו תסלול את הדרך ליצירת רשת של תחנות ממסר קוונטיות שתאריך תקשורת סבוכה למרחקים ארוכים יותר, ובסופו של דבר תוביל לרשת קוונטית רחבת היקף.
