Квантовый интернет уже близко
Растущее мастерство ученых в квантовой механике провозглашает новую эру инноваций. Технологии, которые используют силу мельчайшего масштаба природы, демонстрируют огромный потенциал научного спектра. Среди них: мощные компьютеры, датчики темной материи и невзламываемый квантовый интернет.
Исследователи из Национальной лаборатории Ок-Риджа Министерства энергетики, Freedom Photonics и Университета Пердью добились успехов в направлении квантового Интернета. Они спроектировали и продемонстрировали первый в истории анализатор состояния Белла для частотного кодирования, сообщает Phys.org.
Прежде чем информация может быть отправлена по квантовой сети, она должна быть сначала закодирована в квантовом состоянии. Эта информация содержится в кубитах или квантовой версии классических вычислительных битов, используемых для хранения. Информация становится запутанной, поскольку кубиты находятся в состоянии, когда их характеристики взаимозависимы.
Запутывание между двумя кубитами считается максимальным в "состоянии Белла".
Измерение этих состояний Белла имеет решающее значение для выполнения многих протоколов, необходимых для выполнения квантовой связи и распределения запутанности по квантовой сети. И хотя эти измерения проводились много лет, новый метод представляет собой первый анализатор состояния Белла, разработанный специально для частотного кодирования. Метод квантовой связи использует одиночные фотоны, находящиеся на двух разных частотах одновременно.
"Измерение состояний Белла имеет основополагающее значение для квантовых коммуникаций", - рассказал ученый-исследователь Джозеф Люкенс. - "Для достижения таких вещей, как телепортация, нужен анализатор состояния Белла".
"Представьте, что у вас есть два квантовых компьютера, которые подключены через волоконно-оптическую сеть", - сказал Лукенс. Из-за своего пространственного разделения они не могут взаимодействовать друг с другом самостоятельно. Если от них направить фотоны по оптическому волокну, а потом измерить состояния Белла в месте встречи частиц, квантовые компьютеры станут связаны. Эта так называемая замена запутанности является критически важной для построения сложных квантовых сетей.
Хотя существует 4 общих состояния Белла, анализатор может различать только два в любой момент времени.
Анализатор был разработан с помощью моделирования и продемонстрировал точность 98%. Двухпроцентная частота ошибок - результат неизбежного шума от случайной подготовки тестовых фотонов, а не самого анализатора, объяснил Лукенс.
После завершения анализатора состояния Белла ученые начнут полноценный эксперимент по замене запутанности. Работа запланирована в рамках проекта ORNL Quantum-Accelerated Internet Testbed, премированного Министерством энергетики.
Ученые создали квантовый датчик, «видящий» под землей. Устройство поможет создать карту подземного мира. Это прорыв для науки, промышленности и безопасности.
Российские физики испытали беспроводную квантовую связь. Ученые впервые смогли передать квантовые данные на расстояние более трех километров.
Физики: в квантовом мире время течёт медленнее. Ученые смогли подтвердить замедление времени в микромире. Для этого им понадобились атомные часы.
