Общ

Китайски сателит поставя рекорд за разстояние за демонстриране на квантова странност


Квантовото царство е невероятно странно място, където нашите приети закони на физиката привидно се разпадат. Заплитането изглежда предполага, че един ден бихме могли да общуваме помежду си на огромни разстояния, може би незабавно. Това е пример за много странното поведение на квантовия свят, често наричано Квантова странност.

Китайски учени наскоро тестваха тази теория на по-голямо разстояние от всякога опитвано преди. Те се опитваха да изпробват това, което Айнщайн нарича „призрачно действие на разстояние“ между станциите, получаващи светлина от сателит. Теорията, която те тестваха, изглеждаше абсурдна за Айнщайн, тъй като предполагаше по-бързо от светлинната комуникация. Това беше в пряко нарушение на относителността. Независимо от това, констатациите на екипа разкъсват предишния запис на 100 километра между приемници. Въпреки че това е невероятно интересно, все още не сме по-близо до практическо приложение. В бъдеще обаче кой знае какво въздействие може да окаже това върху квантовите изчисления и комуникацията, използвайки квантовите странности.

[Източник на изображението: Pixabay]

Какво, по дяволите, става?

Честно казано, не сме напълно сигурни какво се случва с квантовите странности. Математиката на квантовата механика, включително заплитането, наистина е много странна. Изглежда, че частиците могат да придобият свързани свойства, когато са заплетени. Ако разделите тези частици на разстояние, те все още остават заплетени в неизвестни състояния на въртене, докато не бъдат наблюдавани. Когато направите това, знаете какво, другата частица реагира на свойствата на заплетения си партньор по любопитен начин. Какво по дяволите? Почти сякаш частиците по някакъв начин „говорят“ помежду си и предават информация мигновено.

Като знаете това, можете да използвате това, за да изпратите информация. Всичко, което трябва да направите, е да определите състоянието на една от частиците и незабавно да разберете свойствата на другата. Айнщайн отбеляза това преди много десетилетия и наблюдението му със сигурност е "призрачно", особено като вижда, че частиците могат да комуникират на разстояния моментално. Ясно е, че както можете да си представите, той наистина не е искал да повярва на този феномен, тъй като нарушава неговите принципи на пътуване по-бързо от светлината.

Но, може би не, не е толкова изрязано и сухо ...

Какво направиха китайците?

Има различни експерименти от 70-те години на миналия век, които изглежда доказват, че квантовата странност наистина съществува. Тези експерименти разчитат на оптични влакна или други компоненти, които отслабват сигнала. Китайците обаче използваха новосъздадения спътник Micius, за да изпращат фотони безпрепятствено през космоса. Резултатите от тях са публикувани в списание Science на 15 юни 2017 г.

Китайците са използвали много мислещ подход към своя експеримент. Всъщност е доста гениално. Те създадоха две лаборатории на наземни станции на Земята, разпръснати 1200 км. Техният сателит изстрелва лъч през специален сплитер, който първо заплита две двойки фотони. След това тези фотони пътуват по различни пътеки до всяка от станциите, където по-късно се сравняват. Сумираните дължини на хода за гредите варираха между тях 1600 и 2400 км.

Научната общност отбеляза тяхното постижение. Прекрасно, но само малко количество фотони бяха възстановени успешно. относно един на шест милиона отбеляза Александър Линг, физик от Националния университет на Сингапур за наука.

Сателитите са интересни сами по себе си

Квантовите експерименти в космическа скала (QUESS) или спътниците Micius са доста революционни. Тези лоши момчета може да са първите квантови комуникационни спътници в света. Първият достигна космоса през август 2016 г. на борда на ракета Long March-2D. Те са кръстени на древния китайски философ и учен Мози.

Като се има предвид способността им да изпращат заплетени фотони като средство за комуникация, те технически са първите сателити, устойчиви на хакване в света. Китайската академия на науките (CAS) дори успя да получи 202MB на тестови данни от спътника скоро след изстрелването. Тези сателити струват около 100 милиона долара развивам, разработвам. Както вероятно се досещате, те са предназначени да демонстрират трансконтинентални квантови комуникации между Китай и Австрия. Планирани са още две. Ето още малко информация за концепцията.

И така, какъв беше смисълът на експеримента?

Очевидният въпрос би бил каква практическа употреба може да има този вид експеримент? Е, една от опциите може да бъде използването на заплетени частици за супер бързи комуникации. Такава комуникация може да бъде изключително сигурна за зареждане. Ако някой „любопитен паркинг“ успя да прихване предаването, вие веднага бихте го знаели. Окончателната комуникация ще бъде в неочаквано "незаплетено" състояние.

Това е технически огромна стъпка напред в нашето разбиране за тази област. Юрген Волц, физик от Виенския център за квантова наука и технологии, отбелязва в LA Times. Възможностите за разработване на технология за квантова странност са мъчителни. Квантовата комуникационна мрежа ще се нуждае от способността да разпределя фотони на големи разстояния между приемниците. Към днешна дата експериментите са ограничени до линията на видимост в градовете или планинските върхове. Поради това разстоянията на връзките бяха ограничени до 100 км или така поради разсейването и разпадането на сигнала.

Екипът искаше и успешно успя да види дали може да увеличи разстоянието на предаване на сигнала извън това очевидно ограничение на разстоянието. Те използваха сателитите Micius, пуснати през 2016 г., които бяха оборудвани със специални квантови оптични полезни натоварвания, за да постигнат това. Техният експеримент показва, че разстоянието може да бъде увеличено поне с 12 пъти разстоянието между приемниците. Изглежда, че ни отвежда една крачка по-близо до бъдещите глобални квантови комуникации. Впечатляващо.

Последната дума

Този експеримент отчасти е доказателство за концепция за разширени разстояния на приемника, отколкото се опитваха преди. Изглежда, можем да заплитаме частици и да ги изстрелваме на доста големи разстояния успешно. Въпреки че много малко количество фотони бяха успешно заловени и анализирани, това показва, че може да се направи. Точно как бихме могли да мащабираме това все още е неясно, но със сигурност окуражаващо. Тези резултати показват, че ефектът е реален и на рекордно разстояние. Под въпрос е и какво можем да направим с получената информация. Проблемът е анализирането на получените лъчи. Би било напълно случайна глупост, докато не сравните резултатите с другия приемник на частици. Това донякъде побеждава обекта за супер бързи комуникации, човек, който е гадно.

Не си правите илюзии, че ще мине много дълго време, преди практически да можем да използваме тази технология за квантови странности. Особено за приложения за телекомуникационни мрежи. И все пак е хубаво да мечтаем за бъдещите възможности.

Източници:ScienceMag, Gizmodo, LATimes

ВИЖТЕ СЪЩО: Физиците ‘развъждат’ котката на Шрьодингер, за да открият границите на квантовия свят


Гледай видеото: Что не так со Спутником? Противоречивые данные о российской вакцине от коронавируса (Юни 2021).