Ученым впервые удалось реализовать технологию обмена квантовой информацией, не требующей передачи частиц между абонентами

Квантовые коммуникации


Квантовые коммуникации сами по себе являются весьма странной вещью, но мало кому известно, что есть несколько видов квантовых коммуникаций, каждый из которых, можно так сказать, еще более странный, чем предыдущий. Наиболее странная форма носит название прямой нереальной квантовой коммуникации, она отличается тем, что для ее функционирования не требуется передачи физических частиц между абонентами. Ученые из области теоретической физики уже давно доказали возможность создания прямых нереальных квантовых коммуникационных каналов, и в 2017 году ученым впервые удалось реализовать на практике такую технологию, передав битовый массив черно-белого изображения из одного места в другое.

Отметим, что обычные квантовые коммуникационные технологии основаны на так называемой телепортации квантовой информации, которая использует явление квантовой запутанности. Квантовая запутанность - это своего рода связь между двумя физическими частицами и если изменить состояние одной из запутанных частиц, состояние второй частицы изменится соответствующим образом, невзирая на разделяющее их расстояние, которое в теории может быть бесконечно большим.

Однако, для реализации квантовой телепортации необходима передача частиц из точки отправки информации в точку ее получения. При этом, передаваться может как одна из заранее запутанных частиц, так и промежуточная частица-посредник, обычно фотон света, при помощи которой производится запутывание двух других частиц, находящихся в разных местах.

Технология прямых нереальных квантовых коммуникаций полагается на нечто другое, а не на явление квантовой запутанности. И этим чем-то другим является так называемый квантовый эффект Зенона (quantum Zeno effect), который возникает при неоднократном измерении состояния нестабильной квантовой системы.

В квантовом мире всякий раз, когда производится измерение состояния квантовой системы, это измерение приводит к изменению состояния системы. Однако, при измерении состояния системы с определенной частотой эта система как бы "замораживается" и переходит в метастабильное состояние, в чем и заключается эффект Зенона. В качестве примера этого эффекта можно привести поведение частицы радиоактивного элемента, которая никогда не распадется, если производить частые измерения ее состояния.



Для создания сложной квантовой системы исследователи из Китайского научно-технологического университета (University of Science and Technology of China) поместили датчики единичных фотонов в область выходных портов установки, состоящей из множества расщепителей лучей света. Из-за квантового эффекта Зенона эта система оказалась в замороженном состоянии, что позволяло предсказать с высокой вероятностью, какой именно из датчиков сработает в момент выхода фотона из расщепителя. Для контроля замороженного состояния системы использовалось несколько устройств-интерферометров.

Прямая нереальная передача квантовой информации работает за счет того, что в квантовом мире частицы света, фотоны, могут быть полностью описаны волновыми функциями. Включив полезную информацию в эти волновые функции, исследователи смогли передать сообщение в пределах системы, не посылая никаких частиц из одной точки в другую. В качестве носителя информации выступала фаза колебаний волны света, а для декодирования информации использовался интерферометр, снабженный тремя независимыми датчиками единичных фотонов. Комбинации срабатываний этих трех датчиков позволили определить характеристики фотона света, соответствующие значениям 1, 0 и неопределенному значению.

И в заключение следует заметить, что данный эксперимент должен быть проведен другими независимыми группами ученых, которые должны подтвердить истинность полученных результатов. Но и сейчас уже можно сказать, что это достижение является очень большим шагом в развитии области квантовых коммуникаций, который может привести к появлению новых систем, не требующих передачи фотонов света или других физических частиц. И, кроме квантовых коммуникаций, новая технология может быть использована в других областях, к примеру, в археологии для проведения съемки древних артефактов, которые могут быть повреждены при попадании на них фотонов света.




Ключевые слова:
Квантовые, Коммуникации, Система, Информация, Частица, Передача, Запутанность, Эффект, Зенона

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Новый метод создания квантовой запутанности позволит увеличить количество и ...
  • Ученым удалось осуществить квантовую телепортацию при помощи фотона, прошед ...
  • Ученым удалось запутать два фотона света в 103 квантовых измерениях
  • Разработан один из важных стандартных блоков "квантового Интернета" будущ ...
  • Впервые людям удалось увидеть явление квантовой запутанности невооруженным ...




  • 13 мая 2019 10:48
    #1 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 4280
    Получается, что если в двух точках синхронно измерять состояние двух квантовых независимых систем, то они как-бы запутаются и через них можно будет передавать информацию? Я правильно понял содержание? Что-то слабо в такое верится........


    --------------------
        
    13 мая 2019 11:04
    #2 Написал: Джон

    Публикаций: 0
    Комментариев: 41
    Я понял одно: если в двух достаточно удаленных точках галактики существует два запутавшихся в своих рассуждениях теоретика, то информация от одного к другому передается мгновенно. А если взять информационное поле Вселенной...? - Сколько там запутавшихся...?
        
    14 мая 2019 10:12
    #3 Написал: JarHeat

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1
    Это магия,но квантовая...
        
    14 мая 2019 13:06
    #4 Написал: Helltorn

    Публикаций: 0
    Комментариев: 318
    Никакой магии тут нет, все в рамках стандартной модели:)) Однако необходимо чтоб Китайские опыты были подтверждены в других лабораториях и были стандартизированы. О практическом применении явления пока речи не идёт!
        
    14 мая 2019 22:47
    #5 Написал: Filin

    Публикаций: 0
    Комментариев: 29
    "Включив полезную информацию в эти волновые функции, исследователи смогли передать сообщение в пределах системы, не посылая никаких частиц из одной точки в другую."
    Ключевые слова - "в пределах системы" - вот, что Я понял... Попробуй-ка включить в "систему" нечто больше, чем несколько фотонов (или много, но все-равно в ограниченном пространстве), хотя, возможно КТО-ТО уже включил одну звездную СИСТЕМУ - при СОТВОРЕНИИ мира. :)


    --------------------
        
    15 мая 2019 23:03
    #6 Написал: Helltorn

    Публикаций: 0
    Комментариев: 318
    Объясню принцип эксперимента, для тех кто чего то не понял:))
    Облако сверхохлажденного рубидия в вакууме облучают ультрафиолетовым лазером и таким образом изменяют его квантовое состояние. Каждый раз такое измерение меняет само квантовое состояние облака. Потом облако разделяют пополам и разносят на расстояние, но оба облака соединены сверххолодным синим лазером. Причем одно облако продолжают облучать ультрафиолетом, а другое нет, но квантовое состояние в обеих облаках меняется одинаково и синхронно. Считалось что через синий лазер происходит обмен квантовой информацией между облаками рубидия через квантовую запутанность. Этот парадокс не противоречит Стандартной теории и был подтверждён многократно.
    Китайские учёные заявляют что могут делать это же, но без какого либо контакта между облаками и энергетического обмена при передаче квантовой информации. То есть облако разделили, разнесли на расстояние, без энергетической связи, но оно продолжило демонстрировать синхронные квантовые свойства, как одно целое. Причем как утверждается трюк позволяет это делать неограничено долго на неограниченном расстоянии:)) Либо это что то кардинально новое в квантовой физике, либо трудятся дети лейтенанта Шмидта над проектом!
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.