Internet Quantum jest o cal bliżej wraz z rozwojem zdalnej transmisji danych

Od Santa Barbara w Kalifornii po Hefei w Chinach naukowcy opracowują nowy typ komputera, który sprawia, że ​​dzisiejsze maszyny bardziej przypominają gry.

Wykorzystując tajemnicze moce mechaniki kwantowej, technologia w ciągu kilku minut wykona zadania, których nawet superkomputery nie były w stanie wykonać od tysięcy lat. Jesienią 2019 r. Google ujawnił plik eksperymentalny komputer kwantowy Okazuje się, że było to możliwe. Dwa lata później laboratorium w Chinach Zrób to samo.

Jednak przetwarzanie kwantowe nie osiągnęłoby swojego potencjału bez pomocy kolejnego przełomu technologicznego. Nazwał to „internetem kwantowym” – siecią komputerową, która może przesyłać informacje kwantowe między odległymi maszynami.

Na Uniwersytecie Technologicznym w Delft w Holandii zespół fizyków wykonał ważny krok w kierunku takiej sieci komputerowej przyszłości, wykorzystując technikę zwaną teleportacją kwantową do przesyłania danych do trzech fizycznych lokalizacji. Wcześniej było to możliwe z tylko dwoma.

Nowy eksperyment wskazuje, że naukowcy mogą rozszerzyć sieć kwantową na coraz większą liczbę miejsc. „Obecnie budujemy w laboratorium małe sieci kwantowe” – powiedział Ronald Hanson, fizyk z Delft, który kieruje zespołem. „Ale chodzi o to, by ostatecznie zbudować internet kwantowy”.

Ich badania, które ujawniono w tym tygodniu z Artykuł naukowy opublikowany w czasopiśmie naukowym Naturepokazuje siłę zjawiska, które Albert Einstein uważał za niemożliwe. Teleportacja kwantowa – jak to się nazywapraca zdalna przerażająca„Informacje można przenosić między witrynami bez przenoszenia zawartych w nich fizycznych materiałów.

Ta technologia może dogłębnie zmienić sposób, w jaki dane przesyłane są z jednego miejsca do drugiego. Opiera się na ponad stuletnich badaniach dotyczących mechaniki kwantowej, dziedziny fizyki, która rządzi światem subatomowym i zachowuje się inaczej niż wszystko, czego doświadczamy w naszym codziennym życiu. Teleportacja kwantowa nie tylko przesyła dane między komputerami kwantowymi, ale także robi to w sposób, którego nikt nie może przechwycić.

READ  Najlepsze gry na PS4 i PS5 z letniej wyprzedaży PlayStation 2022

„Oznacza to nie tylko, że komputer kwantowy może rozwiązać twój problem, ale także nie wie, na czym polega problem” – powiedziała Tracy Eleanor Northup, badaczka z Instytutu Fizyki Eksperymentalnej na Uniwersytecie w Innsbrucku, która również bada kwanty. teleportacja. „Dzisiaj to nie działa w ten sposób. Google wie, co uruchamiasz na swoich serwerach.”

Komputer kwantowy klika dziwne sposoby, w jakie zachowują się niektóre rzeczy, jeśli są bardzo małe (jak elektron lub cząsteczka światła) lub bardzo zimne (jak dziwny metal schładzany do prawie zera absolutnego, czyli minus 460 stopni Fahrenheita). W takich przypadkach pojedynczy obiekt może jednocześnie zachowywać się jak dwa oddzielne obiekty.

Tradycyjne komputery wykonują obliczenia, przetwarzając „bity” informacji, przy czym każdy bit zawiera 1 lub 0. Wykorzystując szczególne zachowanie mechaniki kwantowej, bit kwantowy lub kubit może przechowywać kombinację 1 i 0 — trochę jak jak wirująca moneta ma kuszącą możliwość, że pojawi się jako głowa lub ogon, kiedy w końcu spadnie na stół.

Oznacza to, że dwa kubity mogą pomieścić jednocześnie cztery wartości, trzy kubity mogą pomieścić osiem, cztery mogą pomieścić 16 i tak dalej. Wraz ze wzrostem liczby kubitów kwantowych komputer kwantowy staje się coraz potężniejszy.

Naukowcy uważają, że te urządzenia mogą pewnego dnia przyspieszyć tworzenie nowych leków, przyczyniając się do postępu energetycznego w sztucznej inteligencji i Hakowanie szyfrowania, które chroni komputery kluczowe dla bezpieczeństwa narodowego. Na całym świecie rządy, laboratoria akademickie, start-upy i giganci technologiczni wydają miliardy dolarów na odkrywanie technologii.

W 2019 r. Google ogłaszać Że jego sprzęt osiągnął to, co naukowcy nazywają „wyższością kwantową”, co oznacza, że ​​może wykonać eksperymentalne zadanie, które było niemożliwe z konwencjonalnymi komputerami. Jednak większość ekspertów uważa, że ​​minie co najmniej kilka lat, zanim komputer kwantowy będzie mógł zrobić coś pożytecznego, czego nie można zrobić za pomocą innej maszyny.

READ  Gry na PS1 na PS5 i PS4 mają filtr CRT i nie tylko

Częścią wyzwania jest to, że kubit pęka lub „rozkłada się”, jeśli czytasz z niego informacje – staje się zwykłym bitem zdolnym do przechowywania tylko 0 lub 1, ale nie obu. Jednak łącząc ze sobą wiele kubitów i opracowując sposoby ochrony przed dekoherencją, naukowcy mają nadzieję zbudować potężne, ale praktyczne maszyny.

Docelowo, najlepiej byłoby, gdyby sieci te zostały połączone z sieciami, które mogą przesyłać informacje między węzłami, umożliwiając korzystanie z nich z dowolnego miejsca, tak jak usługi przetwarzania w chmurze, takie jak Google i Amazon, udostępniają dziś powszechnie moc obliczeniową.

Ale to ma swoje własne problemy. Częściowo z powodu dekoherencji informacji kwantowych nie można kopiować i przesyłać w tradycyjnej sieci. Teleportacja kwantowa stanowi alternatywę.

Chociaż nie może przenosić obiektów z jednego miejsca do drugiego, może przesyłać informacje, korzystając z właściwości kwantowej zwanej „splątaniem”: każda zmiana stanu układu kwantowego, która natychmiast wpływa na stan innego układu, który jest daleko.

„Po skrzyżowaniu nie można już opisywać tych stanów indywidualnie” – powiedział dr Northup. „Zasadniczo jest to teraz jeden system”.

Te splątane układy mogą być elektronami, cząsteczkami światła lub innymi rzeczami. W Holandii dr Hanson i jego zespół wykorzystali tak zwane puste centrum azotu – małą pustą przestrzeń w syntetycznym diamencie, w której można uwięzić elektrony.

Zespół zbudował trzy takie układy kwantowe, nazwane Alice, Bob i Charlie, i połączył je w linię za pomocą włókien światłowodowych. Naukowcy mogą następnie splątać te systemy, przesyłając między nie pojedyncze fotony – cząstki światła.

Najpierw naukowcy splątali dwa elektrony — jeden należący do Alicji, a drugi do Boba. W rzeczywistości elektronom nadano ten sam spin, a zatem zostały połączone lub splątane we wspólnym stanie kwantowym, z których każdy przechowuje te same informacje: pewną kombinację 1 i 0.

READ  Knockout City zacznie grać za darmo, a Velan Studios zastąpi EA jako wydawcę gry

Naukowcy mogą następnie przenieść ten stan kwantowy na inny kubit, jądro węgla, w syntetycznym diamencie Boba. W ten sposób uwolniono elektron Boba, a naukowcy mogli następnie połączyć go z innym elektronem należącym do Charliego.

Wykonując określoną operację kwantową na każdym z kubitów Boba – elektronu i jądrze węgla – naukowcy mogą następnie skleić te dwa splątania: Alicja i Bob są przyklejeni do Boba i Charliego.

Rezultat: Alice została uwikłana w Charliego, dzięki czemu dane mogły natychmiast teleportować się przez wszystkie trzy węzły.

Gdy dane są przesyłane w ten sposób, bez faktycznego pokonania odległości między węzłami, nie można ich utracić. „Informacje można wprowadzać po jednej stronie połączenia, a następnie wyświetlać po drugiej stronie” – powiedział dr Hanson.

Informacje również nie mogą być przechwycone. Internet kwantowy przyszłości, napędzany teleportacją kwantową, może zapewnić nowy rodzaj kryptografii teoretycznie niezniszczalnej.

W nowym eksperymencie węzły sieci nie były daleko od siebie — tylko około 60 stóp. Jednak poprzednie eksperymenty wykazały, że układy kwantowe mogą plątać się na większych odległościach.

Istnieje nadzieja, że ​​po kilku kolejnych latach badań teleportacja kwantowa będzie możliwa na wiele mil. „Teraz próbujemy to zrobić poza laboratorium” – powiedział dr Hanson.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.