Инженеры обеспечивают квантовую связь по существующим оптоволоконным кабелям
Инженеры Северо-Западного университета успешно добились квантовой коммуникации параллельно с классическими каналами, определив определенные длины волн с минимальными помехами от классических сигналов (Источник: northwestern.edu). Этот прорыв закладывает основу для квантовой коммуникации, используя существующую инфраструктуру и отправляя квантовые данные вместе с классическими данными. Исследователи осуществили квантовую телепортацию по оптоволоконному кабелю длиной 30,2 км, передающему 400 Гбит/с классического трафика.
Квантовые вычисления, похоже, в последнее время в моде. Google утверждает, что ее новый квантовый чип может быстро решать задачи, на которые классическим компьютерам потребовалось бы, и я цитирую 10 миллиардов лет; это 10 с 24 нулями. Квантовая запутанность — это явление, при котором две частицы связаны так, что их квантовые состояния (спин, поляризация, уровни энергии и т. д.) связаны, независимо от физического расстояния. При измерении состояния одной частицы запутанность разрушается, открывая коррелированное состояние другой частицы. Однако это не позволяет осуществлять связь FTL (Faster Than Light) в соответствии с теоремой об отсутствии связи.
Квантовое состояние — любое возможное состояние, в котором может находиться квантовая система. Чистое квантовое состояние может быть описано:
В волновой механике — волновой функцией,
В матричной механике — вектором состояния, или полным набором квантовых чисел для определённой системы.Эти описания математически равнозначны. В общем случае квантовое состояние (смешанное) принципиально не может быть описано волновой функцией и должно быть описано матрицей плотности, являющейся неотрицательным самосопряжённым оператором с единичным следом. Квантовые состояния можно интерпретировать как статистические ансамбли с некоторыми фиксированными квантовыми числами. Википедия
Джордан Томас, один из авторов исследовательской работы, подчеркнул суть квантовой телепортации: «Выполняя деструктивное измерение двух фотонов — один из которых несет квантовое состояние, а другой запутан с другим фотоном — квантовое состояние передается на оставшийся фотон, который может находиться очень далеко». Ключевой момент, который следует здесь понять, заключается в том, что фотоны не передаются физически. Вместо этого отправляется информация, закодированная в их квантовых состояниях.
Основной проблемой всемирной сети, использующей квантовую телепортацию, является совместимость; будет ли квантовая связь работать по классическим каналам? Вероятность помех исключительно высока среди миллиардов фотонов, отправляемых одновременно по оптоволоконному кабелю. Исследователи обнаружили определенные длины волн, где плотность классических фотонов была ниже, что сделало такие длины волн подходящими для фотонов в квантовой телепортации. Измерение состояния Белла, или просто измерение состояния, выполняется в средней точке кабеля. В сочетании с другими методами снижения шума и помех этот метод может потенциально поддерживать несколько ТБ/с классических данных наряду с квантовой связью.
Хотя могут пройти годы или десятилетия, прежде чем квантовая связь станет мейнстримом, Прем Кумар, глава исследовательской группы, возлагает большие надежды на будущее. Согласно текущей дорожной карте, следующими важными вехами являются использование двух пар запутанных фотонов вместо одной и масштабирование этого эксперимента до реальных оптоволоконных сетей.
Источник: Tomshardware.com
0 комментариев