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

Названа смертельная опасность негативных мыслей

Ученые Университетского колледжа Лондона (Великобритания) выяснили, что негативные мысли могут спровоцировать развитие болезни Альцгеймера — неизлечимой и смертельной формы деменции. Статья специалистов, в которой...

Ученые поделились правилами о посадке деревьев

Ученые предложили 10 золотых правил посадки деревьев, которые, по их словам, должны стать главным приоритетом для всех стран в этом десятилетии. По словам экспертов Королевского...

Германия захотела построить космодром в Северном море

Федерация промышленности Германии изъявила желание построить космодром в Северном море для запуска малогабаритных космических аппаратов, чтобы обеспечивать национальную безопасность. Информация стала известна благодаря американскому...

Победить ВИЧ не дают инфицированные клетки-клоны

Специалисты в США узнали, что терапия против ВИЧ неэффективна из-за инфицированных клеток-клонов. Как сообщает ToDay News Ufa со ссылкой на Journal of Clinical Investigation,...

Ученые моделируют астрофизическую турбулентность с наивысшим разрешением в мире

Квантовый физик Ричард Фейнман однажды назвал турбулентность «самой важной нерешенной проблемой классической физики». Даже после столетий исследований ученые все еще пытаются понять сложную и...

На одном из болот Тобольской области нашли новый вид грибов

В Тюмени открыли новейшую разновидность грибов. Специалисты Тобольской комплексной научной станции нашли гриб неведомого вида на одном из болот, практически на границе возле Вагайского...

DC-8 от NASA возвращается к полетам

По сообщению пресс-службы JPL NASA, Лаборатория летательных наук снова выбирается на небо после капитального ремонта и вскоре будет готовиться к кампании «Эксперимент по конвективным...

Исследователи фиксируют, как материалы разламываются от удара тока

Понимание того, как материалы деформируются и разрушаются при сильном ударе током, имеет ключевое значение в широком спектре областей, включая астрофизику, материаловедение и аэрокосмическую технику....

Обнаружилось, что паттерны активности мозга зависят от видимого цвета

Результаты исследования от Национальных институтов здравоохранения (англ. National Institutes of Health, NIH) раскрывают новые аспекты обработки человеческим глазом изображений. Исследователи из Национального глазного института (англ....