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

Обеззараживающие маски N95 применимы для повторного использования

Ученые из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (LLNL) определили, что нагрев респираторов N95 до 75 градусов по Цельсию в течение 30 минут деактивирует суррогатный...

Люди – не единственный вид, способный приручать других

Исследователи обнаружили, что один вид коралловых рыб использует креветок для удобрения своих ферм по выращиванию водорослей, что, по мнению ученых, является первым свидетельством того,...

В Дании опровергли миф о том, что человек задействует 10% мозга

Знаменитый физиолог из Дании Анке Ниния заявил, что человек использует мозг всего на 10%, опровергая различные мифы. Результаты его работы описаны в издании Videnskab.   Специалист...

Клиническое испытание ACTIV-3 закрывает набор в два суб-исследования

Клиническое исследование ACTIV-3, оценивающее безопасность и эффективность исследовательских терапевтических средств от COVID-19 у госпитализированных пациентов, закрыло регистрацию в двух суб-исследованиях: одно изучает экспериментальную терапию...

Сделан шаг вперед для молекулярных машин

Антенна ближнего инфракрасного диапазона приводит в действие наноразмерный двигатель. По информации международного портала «COSMOS», европейские химики достигли давней цели в области молекулярных машин, разработав наномасштабный...

Чтобы услышать зов самцов, квакши подавляют шум своими лёгкими

С внутренним ухом связаны лёгкие квакш (вид земноводных), поэтому если органы дыхания земноводных наполняются воздухом, барабанные перепонки сжимаются. А это способствует уменьшению их вибрации...

Ученые исследовали самотренинг для улучшения диагностики заболеваний

Новое исследование программистов из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL) и IBM Research по моделям глубокого обучения для точной диагностики заболеваний по рентгеновским изображениям с...

Ученые предупредили об угрозе новой эпидемии в мире

По информации международного интернет-портала «‎Science Alert»‎, специалисты из Соединенных Штатов Америки предупредили жителей планеты о новой глобальной угрозе, которая связана с массовым распространением супербактерий. Как...

В Приморье обнаружены останки вымершего ранее неизвестного зайца

В Приморском крае, на территории национального парка «Земля леопарда», археологи из России нашли останки странных существ. Ученые обнаружили следы дальнего родственника нынешнего зайца. Пищухи и...