Kitajska skupina znanstvenikov je na več kot 30 kilometrov (50 kilometrov) optičnih kablov povezovala kvantne spomine in s tem premagala prejšnji rekord za več kot 40-krat. Znanstveniki so povedali, da je ta podvig pomemben korak do neprekinjenega interneta.
Internet, ki ga uporabljamo danes, je bil resnično revolucionaren izum. Povezala je svet z informacijami in nam omogočila delitev milijonov fotografij simpatičnih in ljubkih mačk. Toda internet je poln tudi hekerjev, ki poskušajo prestreči pomembne ali občutljive informacije. Fiziki so se za boj proti povratku lotili z malo pomoči mačke Schrödinger, ki je znano, hipotetično mrtvo in živo mačko izpostavilo čudno naravo subatomskih delcev.
Ta predlagana rešitev je nov internet, ki mu vlada bizaren svet kvantne mehanike. Takšen internet bi lahko nekega dne postal standard za varno pošiljanje, prejemanje in shranjevanje podatkov.
V klasičnem računalniškem svetu so informacije predstavljene z bitji z vrednostmi 0 ali 1. Kvantni internet, tako kot kvantni računalnik, bi izkoristil eno od temeljnih lastnosti kvantne mehanike, načelo superpozicije. To načelo je slovito opisano s paradoksom fizika Ervina Schrödingerja, da je mačka v škatli hkrati mrtva in živa. Kvantni računalniki uporabljajo kvantne bite ali "qubits", ki lahko obstajajo v stanju superpozicije, v katerem imajo vrednost tako 1 kot 0 hkrati. Kubit obstaja v tem stanju negotovosti, dokler ga ne opazuje opazovalec, ki kita strpi v točno določeno vrednost 0 ali 1.
Če združite dva ali več qubits skupaj, se zapleteta. Kvantno zapletanje je eterična povezava med dvema ali več delci, tako da vsako dejanje, storjeno na enem, takoj vpliva na druge, ne glede na to, kako daleč sta narazen. Albert Einstein je ta fenomen znano poimenoval "grozovito delovanje na daljavo." Prava magija kvantnega interneta bi se začela, ko se informacije pošiljajo s pomočjo zapletenih delcev, imenovanih tudi kvantna teleportacija.
"Kvantna teleportacija je način za prenos neznanega kvantnega stanja iz enega delca v drugega na oddaljeni lokaciji, ne da bi pošiljali sam originalni delček," je Jian-Wei Pan, profesor fizike na Kitajski univerzi za znanost in tehnologijo v Hefeiju in soavtor študije, je dejal v intervjuju za National Science Review.
Ker zapleteni kiti fizično niso povezani v nobeni obliki ali obliki, prestrezanje komunikacij med njimi ni mogoče.
Pan in njegova ekipa so že pokazali zapletanje svetlobnih delcev ali fotonov na dolge razdalje skozi prazen prostor. Leta 2017 je njegova ekipa zapletla dva fotona, ločena s 1200 kilometri (1200 km) s pomočjo satelitskega releja z orbiti Zemlje z imenom Micius.
V praksi je zapletanje izjemen posel. Najtanjše motnje, kot je sprememba temperature ali vibracij, lahko prekinejo povezavo med zapletenimi delci in porušijo njihovo skupno stanje. Da bi uresničili resnični kvantni internet, bodo fiziki morali uporabiti pomoč tako imenovanih kvantnih spominov.
"Kvantni pomnilnik je naprava, ki hrani kvantne informacije. Potrebno je shraniti superpozicijo dveh stanj," je povedal Xiao-Hui Bao, profesor fizike na Univerzi za znanost in tehnologijo na Kitajskem v Hefeiju in soavtor študije. Živa znanost.
Kvantni spomini
V študiji, objavljeni 12. februarja v reviji Nature, je Pan in njegovi sodelavci uspel zapletati kvantne spomine na 50 km optičnega kabla. Prejšnji rekord ločitve med spomini je bil 0,8 km (1,3 km).
V eksperimentu nove študije je kvantni pomnilnik sklop lasersko hlajenih atomov rubidija, ujetih v vakuumu, je dejal Bao. Ekipa je uporabila fotone za branje in pisanje v oblak 100 milijonov ujetih atomov. Fotoni so bili uporabljeni za vzbujanje atomov v višje energijsko stanje, s čimer so nastavili kvite, ki so jih raziskovalci želeli zapletati, in izdelali zapleteni foton, ki bi ga poslal v optični kabel. Raziskovalci so nato morali spremeniti frekvenco fotona, da se ne bi izgubil v 50 km optičnega kabla, ki je navit v njihovem laboratoriju. Končno bi foton lahko poslali na potovanje po kablu, da bi uspešno zapletel drugi kvantni pomnilnik.
Čeprav je bilo doseženo kvantno prepletanje med spomini, ekipa še ni opravila kvantne teleportacije informacij med obema vozliščema. Raziskovalci so povedali, da upajo, da bo to delo utrlo pot ustvarjanju mreže kvantnih relejskih postaj, ki bi zapletlo komunikacijo na daljše razdalje, kar bo na koncu vodilo k obsežni kvantni mreži.
