Nowa pamięć kwantowa pozwala na teleportację danych na 1000 km!
Przechowywanie i wysyłanie wiadomości z wykorzystaniem zjawiska splątania kwantowego jest obecnie jednym z najbardziej gorących tematów wśród wielu badaczy. Wszyscy oni zastanawiają się, jak teoretyczne modele kwantowej komunikacji zastosować w realnym świecie. Problemem jest bowiem przede wszystkim czas życia formy kwantowej pamięci. Niemniej, niektórzy naukowcy wydają się bliscy celu.
Naukowcy z Politechniki stanu Georgia, Uniwersytetu Maryland oraz Uniwersytetu w Insubrii (Włochy) wykonali doświadczenie, w którym zapis w ich formie kwantowej pamięci przetrwał aż 6 milisekund. To wynik imponujący, ponieważ osiągnięty czas jest aż sto razy dłuższy niż jakikolwiek wcześniejszy pomiar. Doświadczenie opisali miesiąc temu na łamach Nature Physics.
“Choć mamy jeszcze do rozwiązania kilkanaście kłopotów technicznych, to nasza próba jest znaczącym krokiem na drodze do zbudowania sieci kwantowej oraz dystrybuowania kwantowych stanów splątanych na dalekie odległości” – powiedział Stewart Jenkins, jeden z autorów publikacji.
Układy kwantowej pamięci są bardzo wrażliwe na warunki zewnętrzne, które ograniczają czas przechowywania w nich danych. Żeby teleportować kwantową informację na odległy dystans, czas życia takiej pamięci musi odpowiednio długi. Przesłanie informacji na odległość 1000 km wymaga utrzymania jej przynajmniej przez 5 ms. Zbliżamy się ewidentnie do momentu realizacji tego modelu, ponieważ 6 ms, które udało się osiągnąć, pozwoli na przekroczenie tej bariery.
Bombardowanie atomu
Grupa wykorzystała do tego celu atomy rubidu oraz zjawisko “zmiany zegarowej” polegające na przejściach elektronów pomiędzy różnymi poziomami energetycznymi. To przeskakiwanie elektronów rubidu wykorzystuje się między innymi w zegarach atomowych, gdzie interwał czasowy jest wyznaczany na podstawie częstotliwości fal emitowanych podczas przechodzenia z jednego poziomu na drugi.
W procesie tym elektron wędruje pomiędzy trzema głównymi poziomami energetycznymi atomu: a, b oraz c, gdzie a jest najniższym, a c najwyższym poziomem. Zaznaczmy przy tym, że różnica pomiędzy dwoma pierwszymi poziomami jest bardzo mała i reprezentuje niską aktywność atomu.
Jenkins wraz ze współpracownikami odseparowali około 1 miliona atomów rubidu i poddali je działaniu wiązki laserowej, która powodowała przechodzenie elektronów z poziomu energetycznego b na poziom c. W modelu przyjęto, że jedno takie przejście będzie reprezentowało porcję informacji, oznaczaną standardowo jako 0 lub 1. Elektrony szybko jednak przechodzą z powrotem na niższe poziomy – zazwyczaj jest to poziom a, ponieważ utrata energii wiąże się z emitowaniem światła (zjawisko to znane jest jako promieniowanie Ramana) .
Finalnie grupa zastosowała laser “odczytujący”, który pobudzał ponowne przechodzenie z poziomu a do c. Elektrony tracące później energię i przechodzące na poziom b emitowały kolejne promieniowanie – słabsze od Ramanowskiego. To promieniowanie było doświadczane i interpretowane, dając jednocześnie badaczom dość czasu, by odczytać informację, która wcześniej była zawarta w układzie.
źródło: physorg.com
Brak powiązanych artykułów.
A czy może ktoś mi objaśnić, na czy polega tutaj zapisywanie i odczytywanie informacji w atomie?
Hej, zapis polega na tym, że pierwszym laserem przenosisz elektron na poziom c. A on wraca na poziom a. Odczyt polega na tym, że powtórne przyłożenie lasera przeniesie na poziom c, ale elektron wróci na poziom b, emitując słabsze fale.
Innymi słowy, “naładowany” atom (przyjmijmy, że to w teorii informacji będzie 1) daje słabsze fale. “Nienaładowany” atom (czyli powiedzmy, że to będzie 0) przy odczycie da mocne promieniowanie rozproszenia Ramana.
wypadałoby dodać choć garść słów o splątaniu czyli istocie przesyłu informacji tym sposobem
W skrócie splątanie to korelacja między dwoma cząstkami lub układami cząstek, tak że jedna z cząstek może oddziałowywać na inne, przy czym splątanie nie zanika wraz z odległością. Problemem zaś było do tej pory zapamiętywanie stanów w czasie na tyle długim, by można było zmierzyć “wynik splątania”.
A na czym polegap rzeslanie tej informacji na 1000km, o co tutaj chodzi?
gosc: chodzi o to, że odczytanie stanu w splątaniu jest zależne od czasu i odległości cząstek splątanych. Większy czas przechowywania informacji o stanie układu pozwala na zmierzenie tego stanu w większej odległości poszczególnych cząstek.
Do tej pory sto razy krótsze czasy utrzymywania stanu pozwalały na jego odczyt na około kilkanaście metrów. Teraz 6 ms pozwala na odczytanie zapisanego stanu układu w odległości 1000 kilometrów.
Jednak, gdyby chcieć dokładnie opowiedzieć i wyjaśnić wszelkie zawiłości splątania, musielibyśmy napisać osobny artykuł. Na razie odsyłam do Wikipedii: http://pl.wikipedia.org/wiki/Stan_spl%C4%85tany
Na mój skromny rozum to będzie wysłanie atomów mojej żony z poziomu a-domu na poziom c-sklep po butelczynę gorzały i w drodze powrotnej wyżej opisane naukowo atomy zahaczą o b-warzywniak po ogórki, dobrze kumam czy z powrotem do szkoły mnie odesłać trza ?
W ciągu 6ms nie doplątało się otoczenie? Niesamowite
To by otwierało wrota do zastosowania reguł DiVincenzo o odczycie informacji kwantowej…
Więcej wiedzy w komentarzach niż w artykule. Coś a la “anty-onet”
katt: tak, jako autor tekstu czuję się odpowiedzialny za wyjaśnienie jego zawiłości. Sam tekst dotyczył po prostu zwiększenia czasu przechowywania informacji, ale pojawiły się pytania, więc odpowiadam
.
A jak sie nazywa takie zjawisko gdzie dwie cząstki są w stanie koherentnym i są daleko od siebie i jak jedną zmusimy do dekoherencji to druga też się zdeycduje i okaże się być antyczastką tej pierwszej?
Pothenthator: chodzi ci o paradoks Hardy’ego? tam był rozważany elektron i pozytron w stanie splątanym, które powinny siebie zanihilować, a jednak się nie anihilowały. To jednak chyba inna forma nielokalności.
To jak to jest z tymi atomami? Produkują sobie w miejscu A jeden atom, jednocześnie w miejscu (1tys km dalej) B drugi atom. Oświetlają je laserem w miejscu A i obserwują ten w miejscu B jak się zmienił? Bo się zgubiłem, jak oni przesyłają te informację 1000 km dalej? Przesyłają jakoś atomy? Albo produkują w jednym miejscu parę atomów a potem biorą jeden z nich gdzieś dalej (do m. B) i dopiero wtedy oświetlają ten pierwszy???
ja to widzę za kilka lat tak, każdy kraj rozwinięty ma kilka takich urządzeń i zamiast używać ciągle zapchanych i niszczonych łączy optycznych którę bedą rozprowadzać informacje w obrębie danych państw a pingi na trasie polska reszta świata może w końcu spadną dziesięciokrotnie, więc trzymam kciuki i oby ta technologia jak najszybciej się rozwijała bo zapotrzebowanie jest ogromne
kraku, te atomy muszą wcześniej pozostawać ze sobą w kontakcie – ich stany kwantowe muszą zostać sparowane. Po ich rozdzieleniu będą jednak reagować tak, jakby wciąż na siebie oddziaływały – to właśnie to “upiorne oddziaływanie na odległość”.
“upiorne oddziaływanie na odległość” – no, dopiero teraz padło kluczowe sformułowanie. Jak to możliwe, że atomy w takiej odległości potrafią oddziaływać na siebie? Jaka energia jest potrzebna do rozdzielenia tych atomów? Kto przetransportuje atom z jednego miejsca w drugie? Tymi zagadnieniami ta sama ekipa się zajmuje? Czy może to nie ich sprawa i pozostawią te kwestie swoim dzieciom.
Do rozwoju internetu należy wykorzystać neutrina te mogą swobodnie przenikać glob na krechę , kwestią zostaje tylko detektor .