Борьба с «шумом» в квантовой телепортации: ещё один шаг к мгновенной передаче информации

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Рассуждения | Оффтопик

Представьте мир, где информация передается мгновенно, безопасно и с абсолютной точностью. Мир, где законы физики играют по другим правилам, а расстояние не имеет значения. Этот мир — не фантастика, а будущее квантовых коммуникаций, которое шаг за шагом становится реальностью.

Автор: Designer

Недавно международная команда ученых под руководством австралийского Центра квантовой динамики совершила прорыв, открывающий новые горизонты в этой области. Исследователи нашли способ борьбы с главным врагом квантовых коммуникаций — шумом, который искажает и разрушает передаваемые данные.

Секрет успеха кроется в удивительном явлении квантовой запутанности. Представьте пару частиц, связанных невидимой нитью, независимо от расстояния между ними. Измерение состояния одной частицы мгновенно влияет на состояние другой, как будто они общаются на сверхсветовой скорости. Этот «жуткий эффект», как его называл Эйнштейн, — краеугольный камень квантовых технологий.

Однако хрупкая природа запутанности делает ее уязвимой к внешним воздействиям. Шум — будь то тепловые колебания, электромагнитные помехи или другие факторы — разрушает эту тонкую связь, превращая квантовую информацию в бессмысленный набор данных.

Именно здесь на помощь приходит квантовая сеть — сложная паутина, связывающая несколько станций, каждая из которых обладает парой запутанных частиц. Австралийские ученые создали такую сеть из трех станций и провели эксперимент, который пролил свет на удивительные свойства запутанности.

a Экспериментальная установка состоит из подготовки состояния (синяя область) и широковещательного канала с фотонным измерительным столиком (красная область). Мы построили два однофотонных парных источника, накачивая два одинаковых периодически поляризованных кристалла титанилфосфата калия (ppKTP) лазером с синхронизацией моды, центрированным на длине волны 775 нм. Каждый источник производил вырожденные по частоте одиночные фотоны на длине волны 1550 нм с помощью спонтанного параметрического преобразования типа II (SPDC). Один источник (сплошной белый ободок) генерировал максимально запутанное состояние, которое было контролируемо деполяризовано (сплошной белый фон) для настройки параметра α и подготовки состояния Wα в уравнении (4). Второй источник (полосатый белый фон) произвел объявленный фотон анциллы, инициализированный как H). После широковещательного канала (пунктирный черный ящик) полученное состояние передавалось трем пространственно разделенным сторонам для проективных поляризационных измерений. Одиночные фотоны были обнаружены с помощью сверхпроводящих нанопроволочных однофотонных детекторов (SNSPD), а преобразователь времени в цифровой формат идентифицировал четырехкратные совпадения в пределах окна 1 нс. b Квантовая схема для активации. Широковещательный канал, выделенный пунктирной рамкой, состоял из элементов C-NOT, Hadamard H) и S, где i представляет собой дополнительную фазу π/2. A, B и C указывают на локальные проективные измерения, выполненные участниками Алисой, Бобом и Чарли. QWP, четвертьволновая пластина; HWP, полуволновая пластина; PBS, поляризационный светоделитель; NPBS, неполяризационный светоделитель; PPBS, частично поляризационный светоделитель.
Автор: Villegas-Aguilar, L., Polino, E., Ghafari, F. et al. Nonlocality activation in a photonic quantum network. Nat Commun15, 3112 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-47354-w (CC-BY 4.0) Источник: www.nature.com

Они обнаружили, что добавление третьей станции к сети, как дополнительного звена в цепи, позволяет преодолеть влияние шума и «активировать» квантовую нелокальность — способность частиц влиять друг на друга мгновенно, независимо от расстояния.

Это открытие можно сравнить с созданием резервного канала связи, который включается, когда основной канал зашумлен. Квантовая сеть, как умный организм, адаптируется к условиям среды и находит обходные пути для передачи информации.

Этот прорыв — не просто очередной шаг в квантовых исследованиях, а фундаментальный сдвиг в понимании того, как мы можем использовать запутанность на практике. Он открывает путь к созданию надежных и устойчивых квантовых сетей, способных передавать информацию на огромные расстояния с непревзойденной безопасностью.

В будущем квантовая паутина может охватить весь мир, связав компьютеры, сенсоры и другие устройства в единую информационную систему. Это приведет к революции в самых разных сферах — от медицины и финансов до обороны и космических исследований.

Квантовые коммуникации — это не просто технология будущего, это будущее технологий. И с каждым новым открытием, подобным этому, мы приближаемся к этому будущему с уверенностью и оптимизмом.

2 комментария

a
осталось только погуглить почему это невозможно принципиально...
как только вы считываете информацию квантовое состояние разрушается и переходит в классическое и при новом считывании нельзя предугадать будущее квантовое состояние частицы(спин) и так каждый раз и чтобы согласовать эти параметры надо передать информацию по классическим физическим принципам.
A
Австралийские ученые… это круче, чем британские.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Зачем идти в усадьбу Муравьевых-Апостолов: обзор выставки акварели

Здание на Старой Басманной интересно и снаружи, и изнутри. А, может, и немного парадоксально: если с улицы вы наблюдаете образец Московского Классицизма, к слову, уцелевший и доставшийся нам почти...

Samsung DEX. Что это такое и как им пользоваться

Смартфоны от Samsung серии Galaxy имеют встроенный режим Dex. Это как бы компьютер внутри смартфона. Но многие даже не подозревают как пользоваться этой функцией, и игнорируют её. А зря! В...

Почему передние зубы у кошек такие маленькие

Как мы знаем, у человека обычно 32 постоянных зуба. А вот у кошки их 30. И тоже есть молочные зубы, как и у людей. Правда, кошачьи зубы выглядят совсем иначе. С первого взгляда можно сказать, что...

Рибозимы против перхлоратов: почему жизнь может существовать на Марсе?

Марс — это планета, которая будоражит умы ученых уже не одно столетие. Возможность существования жизни на этой красной планете — одна из самых интригующих научных загадок....

Ошибки при выборе IP-камеры для дома

Системы видеонаблюдения стали неотъемлемой частью нашей жизни. Однако, как и с любой другой техникой, выбор камер требует определенных знаний и понимания нюансов. В этой статье я поделюсь своим...