Квантовая интернет-сеть стала ещё ближе благодаря новому эксперименту

схожие новости

Физики сделали важный шаг к будущей квантовой версии Интернета, объединив три квантовых устройства в сеть. Квантовый Интернет обеспечит сверхбезопасную связь и откроет научные приложения, такие как новые типы датчиков гравитационных волн и телескопы с беспрецедентным разрешением.

В основе квантовых коммуникаций лежит информация, хранящаяся в кубитах – квантовом эквиваленте битов в обычных компьютерах, –  которые можно запрограммировать на суперпозицию «0» и «1». Основная цель квантовой сети — дать возможность кубитам на устройстве пользователя связываться с кубитами на чужом. Эта запутанность имеет множество потенциальных применений, начиная с шифрования: поскольку измерения на запутанных объектах всегда коррелированы, пользователи могут генерировать секретный код, известный только им, путем многократного считывания состояний своих кубитов.

В последней демонстрации физик Рональд Хансон из Делфтского технологического университета в Нидерландах и его сотрудники соединили три устройства таким образом, что любые два устройства в сети оказались взаимно запутанными кубитами. Они также переводят кубиты на всех трех устройствах в трехстороннее запутанное состояние, что, помимо других приложений, может позволить трем пользователям обмениваться секретной информацией.

Каждое из устройств хранит квантовую информацию в кристалле синтетического алмаза, точнее в квантовых состояниях дефекта в кристалле, где атом азота заменяет один из атомов углерода. В таком устройстве исследователи могут заставить азотный кубит испустить фотон, который автоматически запутается в состоянии атома. Затем они могут направить фотон в оптическое волокно и перенаправить его на другое устройство, помогая установить квантовую запутанность между удаленными кубитами. В 2015 году в эксперименте «тур-де-сил»3 команда из Делфта успешно запутала два устройства на основе алмаза и использовала их для подтверждения некоторых важных предсказаний квантовой механики.

Соединение трех устройств с запутанными фотонами. Источник: NATURE

Устройство в центре также было настроено для хранения информации в «квантовой памяти», время хранения которой больше, чем у других кубитов, и которая была ключом к настройке трехстороннего запутывания. Кубит памяти использует углерод-13, нерадиоактивный изотоп, который составляет около 1% природного углерода. Углерод-13 имеет дополнительный нейтрон в ядре, поэтому он действует как стержневой магнит. Исследователи использовали активный электрон в дефекте азота в качестве датчика, чтобы определить местонахождение ближайшего ядра углерода-13. Управляя электроном, они смогли перевести ядро ​​углерода в определенные квантовые состояния, превратив его в дополнительный кубит. Эти углеродные данные могут сохранять свое квантовое состояние в течение 1 минуты или более, что в субатомном мире является вечностью.

Углеродная память позволила исследователям поэтапно настроить сеть из трех устройств. Сначала они запутали один из конечных узлов с азотом в центральном узле, а затем они зафиксировали квантовое состояние азота в углеродной памяти. Это дало возможность центральному азотному кубиту запутаться с кубитом в третьем узле. В результате в центральном устройстве один кубит был запутан с первым узлом, а другой — с третьим в одно и то же время.

О полном исследовании можно найти в статье Давида Кастельвечи.

Читать еще

Комментарий

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите ваш комментарий!
пожалуйста, введите ваше имя здесь

Популярные новости

Разнообразие — ключ к выживанию млекопитающих, говорят ученые института Броуда в США

Согласно новому геномному анализу, млекопитающие, подвергающиеся наибольшему риску исчезновения, имеют низкое генетическое разнообразие в некоторых областях ДНК. Как утверждается в статье Дэборы Дэвис, международная группа...

Доцент собирается доказать, как поющая мышь может научить нас собственным разговорам

Аркаруп Банерджи присоединяется к Лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL) в ноябре 2020 года в качестве доцента, работая в области нейробиологии. Он изучает, как мозг обрабатывает сенсорную...

Грибы, разлагающие древесину, связывают углерод из лигнина

Основополагающее исследование, проведенное учеными из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL), впервые показывает, что грибы, разлагающие древесину (White-Rot Fungi), могут использовать углерод из лигнина...

Нидерландские учёные обнаружили путешествующие бактерии

Группа ученых из Института биологии Лейдена во главе с Алисом Муоком открыла у стрептомицетов (Streptomyces) способность путешествовать самостоятельно: чтобы добраться до более благоприятных условий, эти бактерии используют другие микроорганизмы. Streptomyces необходимы...

Ученые сравнили результативность пива и парацетамола при головных болят

Уже не один год ученые проводят анализы, касающиеся состава пива. Довольно давно выяснилось, что периодическое употребление этого напитка помогает улучшить память, приводит в норму...

Человечество приблизилось к квантовому преимуществу

Два новых исследования показывают, что ученые, возможно, приближаются к достижению «квантового преимущества», точки, в которой квантовые вычисления могут решить проблему, которую вычислить невозможно. В Европе...

Способна ли иммунная система детей противостоять ковиду?

Нетренированный детский иммунитет, по-видимому, является ключом к устранению SARS-CoV-2. На детей младшего возраста приходится лишь небольшой процент заражений COVID-19, и эта тенденция озадачила ученых....

Псилобициновые грибы действуют как антидепрессанты

Британские ученые установили, что в галлюциногенных грибах есть псилобицин, который является антидепрессантом. Специалисты изучили результаты у участников, которые прошли шестинедельный курс данного антидепрессанта и два...

Heilpraxisnet: Высота голоса связана с характерными чертами личности человека

Международная группа ученых под руководством экспертов из Геттингенского университета Германии определила, что высота голоса человека отражает черты личности. Один из авторов научной работы Юлий Стерн...