Narodziny kwantowego internetu

[UFOWORLDNEWS]

Chińczycy teleportowali kwanty światła na odległość blisko 100 km. To ogromny sukces. - I wstęp do stworzenia opartej na satelitach globalnej sieci odpornej na podsłuch - zapowiadają w "Nature" naukowcy, którzy przeprowadzili eksperyment.

[ external image ]

W sieciach kwantowych poufność przekazywanej informacji gwarantują podstawowe prawa fizyki. Klucz szyfrowy przesyłany jest za pomocą pojedynczych kwantów światła (fotonów), których nie da się ukradkiem "skopiować". Każda próba przechwycenia i podglądnięcia fotonów musi skończyć się zmianą ich stanu kwantowego, co alarmuje odbiorcę, że ktoś próbuje założyć podsłuch. Jeśli zaś przekaz jest niezakłócony, to możemy spać spokojnie - mamy całkowitą pewność, że nikt nie odczytał wiadomości.



Pierwszą sieć uruchomiono kilka lat temu w Wiedniu, ale miała ona zasięg lokalny. Na razie są problemy z transmisją kwantowych stanów za pomocą światłowodów na odległości większe niż kilkanaście kilometrów. Jak wynika z dzisiejszego "Nature", lepsze efekty osiąga się, przesyłając fotony do celu bezpośrednio w powietrzu.



Splątali fotony



Naukowcy z Chińskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii (USTC) w Szanghaju oraz Chińskiej Akademii Nauk opisują w "Nature" eksperyment przeprowadzony nad pięknym jeziorem Kuku-nor położonym na Wyżynie Tybetańskiej na ponad 3 tys. m n.p.m. To największe chińskie jezioro o średnicy blisko 100 km, w języku mongolskim zwane jest "błękitnym morzem".



Badacze pod kierunkiem Jian-Wei Pana przerzucili "kwantowy most" między jego przeciwległymi brzegami, przesyłając nad taflą zbiornika pary splątanych fotonów, a także dokonując ich teleportacji. To dwa kluczowe procesy, dzięki którym sieć kwantowa może działać. Jeszcze do niedawna trwały gorące spory o to, czy one w ogóle są możliwe.



Dyskusję rozpoczął Albert Einstein, który starał się wykazać, że mechanika kwantowa, której był przeciwnikiem, prowadzi do absurdalnych wniosków. W 1935 r. wraz z Borysem Podolskim i Nathanem Rosenem opublikował w "Physical Review" słynny artykuł, w którym wykazywał, że jeśli teoria kwantów jest prawdziwa, to między dwoma obiektami może istnieć zdumiewająca więź, zupełnie nie do przyjęcia z punktu widzenia fizyki klasycznej, a nawet zdrowego rozsądku. Dla laików te dwa obiekty są niczym bliźniaki, które w niepojęty sposób natychmiast czują, co się z każdym z nich dzieje, choćby rozdzielała ich cała galaktyka. Fizycy wolą mówić o zadziwiających korelacjach między rozdzielonymi obiektami. Dla Einsteina było to po prostu "upiorne oddziaływanie na odległość".



Tę dziwną więź nazwano kwantowym splątaniem, a wiele lat później eksperymenty z fotonami potwierdziły, że jest ona możliwa. - Po raz pierwszy korelacje związane ze splątaniem fotonów, oddalonych o metr, zaobserwował 40 lat temu Amerykanin John Clauser - mówi "Gazecie" prof. Marek Żukowski, fizyk z Uniwersytetu Gdańskiego. - W latach 80. francuski fizyk Alain Aspect mierzył korelacje na dystansie kilkudziesięciu metrów, a w 1998 r. austriacki fizyk Anton Zeilinger zwiększył odległość między splątanymi fotonami do kilkuset metrów. Potem przekroczono 10 km, a teraz Jian-Wei Pan pokazuje, że splątanie utrzymuje się na odległości 100 km.



I je teleportowali



Mając zaś pary splątanych fotonów, można przeprowadzać ich teleportację. W powieściach science fiction to powszechna metoda transportu. Człowiek wchodzi do specjalnej budki, wciska guzik i momentalnie przenosi się na drugi koniec galaktyki. Na razie fizycy mają na myśli skromniejszy wyczyn - natychmiastowe i wierne przeniesienie stanu kwantowego z jednej cząstki na drugą. A ponieważ cząstki, które mają ten sam stan kwantowy, są nieodróżnialne od siebie, to w praktyce efekt jest taki sam jak przy przenosinach samej cząstki. Do takiej teleportacji doskonale się nadają właśnie pary splątanych cząstek.



Po raz pierwszy udało się to zespołowi fizyków pod wodzą Antona Zeilingera w drugiej połowie 1997 r. Odległości, na jakie udawało się "przenosić fotony", nie były imponujące - zaledwie milimetry czy centymetry. Ale Chińczycy teraz osiągnęli taką odległość, że można już myśleć o kwantowej łączności między Ziemią i satelitami, a więc globalnej sieci kwantowej.



- W pionierskim eksperymencie Zeilingera z 1997 r. brał też udział Jian-Wei Pan, który dołączył do zespołu jako stażysta po doktoracie - mówi prof. Żukowski, który także od wielu lat współpracuje z prof. Zeilingerem. Pamięta, że Chińczyk był niezwykle uzdolnionym eksperymentatorem. - Na początku wieku przeniósł się do Heidelbergu, gdzie kierował własną grupą i jednocześnie utworzył grupę eksperymentalną na chińskim USTC. Dwa lata temu wrócił do Chin. Od 2011 r. jest najmłodszym członkiem Chińskiej Akademii Nauk. Współpracuję z nim od wielu lat. Byłem na USTC, gdy przygotowywał eksperyment z teleportacją stanu fotonu na 100 km (zresztą dokładnie według metody, którą opracowaliśmy wraz z Zeilingerem i Weinfurterem w 1995 roku).



- USTC jest próbą zrobienia kopii słynnej amerykańskiej uczelni technicznej MIT w Chinach - uważa prof. Żukowski. - Od naukowców wymaga się tam tylko 80 godzin zajęć ze studentami w ciągu roku. Reszta aktywności ma mieć charakter naukowy. Eksperymenty Jian-Wei Pana kosztują około miliona dolarów, a często mniej. Mogłyby być wykonane także w Polsce, gdyby zdecydowano się na tworzenie silnych elitarnych ośrodków naukowych na wzór MIT czy USTC - dodaje naukowiec.



Te eksperymenty mogą w przyszłości mieć wielkie znaczenie praktyczne. Oparte na kwantowym splątaniu protokoły przesyłania danych zrewolucjonizują telekomunikację, znacznie poprawiając stopień bezpieczeństwa i poufności przesyłanych informacji, np. danych osobowych, numerów PIN do kont osobistych czy kart kredytowych. Pierwsze komercyjne urządzenia kwantowej kryptografii już znajdują się w sprzedaży, testują je banki i wojsko. Ale bezpieczne szyfrowanie działa na razie tylko na krótkich dystansach, a transmisja danych jest bardzo powolna.



Kiedy powstaną sieci globalne dla wszystkich?



- Jesteśmy w tej chwili na podobnym etapie, na którym było radio w czasie pierwszego eksperymentu z przesyłaniem fal radiowych przez Marconiego - sądzi prof. Marek Żukowski.



Źródło: Gazeta Wyborcza

[ADAX]

Na razie są problemy z transmisją kwantowych stanów za pomocą światłowodów na odległości większe niż kilkanaście kilometrów.

U mnie jest problem z 1-2 megabitu na sekundu (wo 6 to marzenie ) a co dopiero oni...



Nieźle, niedługo za 20 lat może albo i wczesniej, bedzie to na całym swiecie, a w Polsce wszędzie będą światłowody... Chińczycy to uzdolniony naród, dość pracowity i kombinatorski jak my, razem moglibyśmy zawojowac świat. Jest jeden problem, tam jak ktoś sobie wymyśli pracę w dokładnym i pełnym tego słowa znaczeniu, to tak musi być. To się przekłada na wyniki, tylko w sumie, narodu czy jednostki ?



Jeśli chodzi o podsłuch, to i na kwanty znajdzie się metoda.

[artemius]

Czyli po części to rozwój na nic.

Z tym stwierdzeniem absolutnie się nie zgadzam. Jak wynaleziono komputer też nie było na niego żadnego oprogramowania .

Poza tym prawo Moore'a raczej nie dotyczy komputerów kwantowych, mówi o liczbie tranzystorów, które raczej nie mają zastosowania w tych konstrukcjach. Wiem, komputery kwantowe to na razie przyszłość. Jednak jak opisano, przesyłanie informacji na tej zasadzie jest już teraźniejszością. Wymagane oprogramowanie więc będzie na razie się ograniczać do tłumaczenia informacji przesyłanej drogą kwantową na sygnał cyfrowy. To, że taka informacja została przesłana i odebrana, bez udziału komputerów kwantowych (jak się domyślam) znaczy, że takie oprogramowanie już istnieje.