Hiinlasest teadlaste meeskond on sidunud kvantmälestusi rohkem kui 30 miili (50 kilomeetri) kiudoptilise kaabli abil, ületades eelmise rekordi enam kui 40 korda. See feat on oluline samm häkkikindla Interneti poole, väitsid teadlased.
Internet, mida me täna kasutame, oli tõeliselt revolutsiooniline leiutis. See ühendas maailma teabega ja võimaldas meil jagada miljoneid fotosid armsatest ja kaisus kassidest. Kuid Internet on täis ka häkkereid, kes üritavad olulist või tundlikku teavet pealtkuulata. Tagasi võitlemiseks on füüsikud välja pakkunud lahenduse, Schrödingeri kassi, kuulsa, hüpoteetilise surnud ja elus kassi, väikese abiga, mille eesmärk oli paljastada subatomiliste osakeste imelik olemus.
See pakutud lahendus on uus internet, mida valitseb kvantmehaanika veider maailm. Selline internet võiks kunagi saada andmete turvalise saatmise, vastuvõtmise ja salvestamise standardiks.
Klassikalises arvutimaailmas tähistatakse teavet bittide abil, mille väärtus on kas 0 või 1. Kvantne internet, nagu kvantarvuti, kasutaks ära kvantmehaanika ühte põhilisi omadusi, superpositsiooniprintsiipi. Seda põhimõtet kirjeldatakse kuulsalt, kasutades füüsik Erwin Schrödingeri paradoksi, mille kohaselt kastis olev kass on korraga surnud ja elus. Kvantarvutid kasutavad kvantbitti ehk kvbitti, mis võivad eksisteerida superpositsioonis, kus nende väärtus on üheaegselt nii 1 kui ka 0. Selles määramatuse seisundis eksisteerib kvabit seni, kuni vaatleja seda mõõdab, ahendades kvabi kindlasse olekusse 0 või 1.
Kui ühendate kaks või enam vbitit omavahel, muutuvad need takerduvaks. Kvantne takerdumine on kahe või enama osakese vaheline eeterlik seos, nii et kõik ühe toiminguga mõjutavad teisi kohe, sõltumata sellest, kui kaugel nad asuvad. Albert Einstein nimetas seda nähtust kuulsalt "õudseks toiminguks eemalt". Kvantinternet tõeline maagia algaks siis, kui teave saadetaks takerdunud osakeste abil, mida nimetatakse ka kvantteleporteerimiseks.
"Kvantteleportatsioon on viis tundmatu kvantseisundi edastamiseks ühest kohast teise kaugemas kohas, ilma originaalset osakese ise saatmata," ütles Hiina Hefeis asuva Hiina teaduse ja tehnoloogia ülikooli füüsikaprofessor Jian-Wei Pan. ja uuringu kaasautor, ütles intervjuus väljaandele National Science Review.
Kuna takerdunud vutid pole mingil kujul füüsiliselt seotud, on nendevahelise suhtluse pealtkuulamine võimatu.
Pan ja tema meeskond on juba näidanud kergete osakeste ehk footonite takerdumist pikkade vahemaade taha tühja ruumi. 2017. aastal takerdus tema meeskond kahte footoni, mis olid eraldatud 746 miili (1200 km) kaugusel, kasutades Maa ümber tiirlevat satelliidi releed nimega Micius.
Praktikas on takerdumine keeruline tegevus. Väiksemad häired, näiteks temperatuuri või vibratsiooni muutus, võivad katkestada takerdunud osakeste vahelise sideme, luues kokku nende ühise oleku. Tõelise kvant-Interneti realiseerimiseks peavad füüsikud kaasama nn kvantmälestuste abi.
"Kvantmälu on seade, mis salvestab kvantteavet. See peab salvestama kahe oleku superpositsiooni," rääkis Hiina Hefeis asuva Hiina teaduse ja tehnoloogia ülikooli füüsikaprofessor ja uuringu kaasautor Xiao-Hui Bao. Elav teadus.
Kvantmälestused
Ajakirjas Loodus 12. veebruaril avaldatud uuringus õnnestus Panil ja tema kolleegidel 50-protsendilise kiudoptilise kaabli kaudu kvantmälud kinni panna. Eelmine mälestuste eraldamise rekord oli 1,3 km (0,8 miili).
Uue uuringu katses on kvantmälu vaakumis lõksus olnud laserjahutusega rubiidiumi aatomite ansambel, ütles Bao. Meeskond kasutas footonite lugemiseks ja 100 miljoni lõksus oleva aatomi pilve kirjutamiseks. Footonite abil ergastati aatomeid kõrgemasse energia olekusse, määrates teadlaste poolt takerdumiseks kvoodid ja moodustades takerdunud footoni, mis saadeti mööda optilist kaablit. Seejärel tuli teadlastel muuta footoni sagedust, et see ei läheks kaduma nende laboris mähitud 50 km kiudoptilise kaabli järgi. Lõpuks võiks footoni saata oma teekonnal läbi kaabli, et teise kvantmälu edukalt kinni haarata.
Ehkki mälestuste vahel oli kvantne takerdumine, ei ole meeskonnal kahe sõlme vahel vaja veel kvantteabe teleportatsiooni. Teadlased ütlesid, et nad loodavad, et see töö sillutab teed kvantreleejaamade veebi loomiseks, mis laiendaks takerdunud sidet pikematele vahemaadele, viies lõpuks suuremahulise kvantvõrgu poole.
