Содержание
Впервые в мире проведена квантовая телепортация
Безопасность
Техника
|
Поделиться
Ученые из Великобритании и Дании провели первую в мире квантовую телепортацию — смогли передать квантовое состояние частицы между двумя чипами. Это должно стать краеугольным камнем для технологий квантовой связи. Точность передачи данных составила 91%.
Кодирование в свете
Ученые из Бристольского университета в Великобритании и Датского технического университета создали устройства наподобие чипов, которые способны генерировать и манипулировать отдельными частицами света в программируемых наноразмерных схемах, реализуя таким образом законы квантовой физики.
Об этом сообщил Бристольский университет на своем сайте. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Physics.
Эти чипы способны кодировать квантовую информацию в свете, который генерируется внутри схемы, и могут обрабатывать эту информацию с высокой эффективностью и чрезвычайно низким уровнем шума. Изобретение должно помочь человечеству перейти к созданию более сложных схем для квантовых вычислений и коммуникаций, чем те, которые существуют на сегодняшний день.
Квантовая телепортация
В одном из самых прорывных экспериментов исследователи из Лаборатории квантовых инженерных технологий Бристольского университета (QET Labs) впервые продемонстрировали квантовую телепортацию информации между двумя программируемыми микросхемами. Они отмечают, что это должно стать краеугольным камнем для технологий квантовой связи.
Данная телепортация представляет собой передачу квантового состояния частицы из одного места в другое с помощью так называемого квантового запутывания, при котором квантовые состояния нескольких частиц зависят друг от друга.
Установление запутанной линии связи между двумя чипами оказалось весьма непростой задачей, даже в лабораторных условиях.
Схема передачи квантового состояния от одной частицы к другой при телепортации
По словам одного из авторов исследования — Дэна Ллевеллина (Dan Llewellyn) из Бристольского университета — изначально фотоны в каждом чипе находились в одном квантовом состоянии. Затем каждый чип был запрограммирован для проведения ряда манипуляций с использованием запутывания. В основном эксперименте были задействованы две микросхемы. Между ними удалось передать индивидуальное квантовое состояние частицы после проведения квантовых измерений. В ходе измерений использовался феномен квантовой физики, при котором одновременно разрушается запутанная связь, а состояние частицы передается другой частице, уже находящейся в чипе-приемнике.
Другой соавтор работы, профессор Имад Фарук (Imad Faruque), также из Бристольского университета, добавил, что в итоге была создана еще более сложная схема, содержащая четыре однофотонных источника.
Все источники были проверены и признаны практически идентичными, то есть испускающими почти одинаковые фотоны, что чрезвычайно важно для обмена запутыванием. Точность квантовой телепортации составила 91%.
Кроме того, исследователи смогли продемонстрировать некоторые другие важные функциональные возможности своих чипов. К ним относятся перестановка запутывания (требуется для квантовых повторителей и квантовых сетей) и четырехфотонные гигагерцные состояния (требуются в квантовых вычислениях и квантовом интернете).
Зачем нужны квантовые технологии
Современные компьютеры достаточно успешно работают с большими массивами данных, находя в них алгоритмы и отдельные сведения. Но там, где закономерность не прослеживается из-за недостатка информации, или, наоборот, из-за слишком большого ее объема, традиционные системы не могут помочь. Однако с этими задачами могут справиться квантовые вычислительные системы, превосходство которых над традиционными было неоднократно доказано.
Какие цифровые продукты можно купить со скидкой 50% при поддержке государства
Поддержка ИТ-отрасли
Квантовые вычисления можно применить для решения проблем моделирования в области химии, поскольку традиционная техника не может, например, смоделировать квантовые состояния даже простой молекулы из-за их большого количества. Компании вроде IBM уже разработали методики, позволяющие исследовать симуляцию химических задач с помощью квантовых процессоров. В перспективе на квантовых компьютерах можно будет осуществлять моделирование сложных молекул и высокоточное предсказание химических свойств.
Квантовые приложения в дальнейшем могут быть использованы для создания новых медикаментов, поскольку с их помощью можно моделировать сложные молекулярные и химические реакции. Также они найдут применение в глобальной логистике, где помогут в построении каналов поставок в наиболее загруженные периоды — например, в праздничный сезон.
В сфере инвестиций квантовые инструменты применимы для моделирования финансовых данных и ликвидации факторов риска в процессе инвестиций.
Кроме того, они дадут возможность осуществлять поиск по чересчур большим массивам данных с помощью усиленного искусственного интеллекта, что пригодится при поиске изображений или видео. Также квантовые алгоритмы смогут повысить безопасность облачных вычислений и конфиденциальной информации за счет законов квантовой физики.
- Подобрать оптимальный виртуальный сервер VPS/VDS на ИТ-маркетплейсе Market.CNews
Валерия Шмырова
Ученые впервые смогли телепортировать частицы на 44 километра
https://ria.ru/20210106/chastitsy-1592104971.html
Ученые впервые смогли телепортировать частицы на 44 километра
Ученые впервые смогли телепортировать частицы на 44 километра — РИА Новости, 06.01.2021
Ученые впервые смогли телепортировать частицы на 44 километра
Ученые впервые смогли телепортировать кубиты фотонов через оптоволокно на 44 километра, сообщает журнал PRX Quantum.
РИА Новости, 06.01.2021
2021-01-06T09:36
2021-01-06T09:36
2021-01-06T11:37
наука
сша
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/01/06/1592104537_0:257:2730:1793_1920x0_80_0_0_b0f9afeb9363411d4996e1c82cdc3314.jpg
МОСКВА, 6 янв — РИА Новости. Ученые впервые смогли телепортировать кубиты фотонов через оптоволокно на 44 километра, сообщает журнал PRX Quantum.Группа исследователей из Национальной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми, действующей при Министерстве энергетики США, заявила, что во время эксперимента им удалось добиться показателей точности до 90 процентов, подтвержденных в ходе опытов в двух различных сетях.Специалисты утверждают, что использованная ими технология совместима с современным телекоммуникационным оборудованием, не требует для своего внедрения прокладки дополнительного оптоволокна и в будущем может применяться при создании квантового интернета.
Квантовая телепортация кубита достигается с помощью квантовой запутанности, при которой две или более частицы неразрывно связаны друг с другом. В данном процессе квантовое состояние разрушается в точке отправления при проведении измерения и воссоздается в точке приема.
https://ria.ru/20201224/kvanty-1590773732.html
сша
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2021
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.
xn--p1ai/awards/
1920
1080
true
1920
1440
true
https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/01/06/1592104537_0:0:2730:2048_1920x0_80_0_0_a83454d2f1ec86faafdfd0c9f2cdd40f.jpg
1920
1920
true
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
сша
Наука, США
МОСКВА, 6 янв — РИА Новости. Ученые впервые смогли телепортировать кубиты фотонов через оптоволокно на 44 километра, сообщает журнал PRX Quantum.
Группа исследователей из Национальной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми, действующей при Министерстве энергетики США, заявила, что во время эксперимента им удалось добиться показателей точности до 90 процентов, подтвержденных в ходе опытов в двух различных сетях.
Специалисты утверждают, что использованная ими технология совместима с современным телекоммуникационным оборудованием, не требует для своего внедрения прокладки дополнительного оптоволокна и в будущем может применяться при создании квантового интернета.
Квантовая телепортация кубита достигается с помощью квантовой запутанности, при которой две или более частицы неразрывно связаны друг с другом. В данном процессе квантовое состояние разрушается в точке отправления при проведении измерения и воссоздается в точке приема.
24 декабря 2020, 16:00Наука
Физики вывели формулы для описания процессов в квантовых точках
Квантовая телепортация была достигнута с точностью 90% на расстоянии 44 км информацию на общем расстоянии 44 км (27 миль).
Как точность данных, так и расстояние передачи имеют решающее значение, когда речь идет о создании реального, работающего квантового интернета, и прогресс в любой из этих областей является поводом для празднования для тех, кто строит нашу сеть связи следующего поколения.
В этом случае команда достигла более чем 90-процентного уровня достоверности (точности данных) своей квантовой информации, а также отправила ее по разветвленным оптоволоконным сетям, подобным тем, которые составляют основу нашего существующего Интернета.
«Мы в восторге от этих результатов, — говорит физик Панайотис Спентзоурис из лаборатории физики элементарных частиц и ускорителей Fermilab Калифорнийского технологического института (Калифорнийский технологический институт).
«Это ключевое достижение на пути к созданию технологии, которая изменит то, как мы осуществляем глобальную коммуникацию.»
В квантовой интернет-технологии используются кубиты; неизмеримые частицы, которые остаются взвешенными в смеси возможных состояний, подобно вращающимся игральным костям, которые еще не осели.
Кубиты, которые представляются друг другу, «запутываются» в своих идентичностях, что становится очевидным после их окончательного измерения. Представьте эти запутанные кубиты в виде пары игральных костей — хотя каждая из них может выпасть на любое число, они оба гарантированно прибавят до семи, независимо от того, насколько далеко они друг от друга.
Данные в одном месте мгновенно отражают данные в другом.
Путем хитрой организации запутывания трех кубитов можно заставить состояние одной частицы принять «бросок кубика» другой через их взаимно запутанного партнера. В квантовой стране это все равно, что превращать одну частицу в другую, мгновенно телепортируя свою личность на расстояние.
Запутанность по-прежнему должна быть установлена в начале, а затем поддерживаться, когда кубиты отправляются к конечному пункту назначения по оптическим волокнам (или спутникам).
Однако нестабильная и деликатная природа квантовой информации затрудняет передачу запутанных фотонов на большие расстояния без помех. Более длинные оптические волокна просто означают больше возможностей для шума, влияющего на запутанные состояния.
В общей сложности длина волокна, используемого для передачи каждого локтя, увеличилась до 44 километров, установив новый предел того, как далеко мы можем отправлять запутанные кубиты и по-прежнему успешно использовать их для телепортации квантовой информации.
Никогда еще не было продемонстрировано, что он работает на таком большом расстоянии с такой точностью, и он приближает к реальности квантовую сеть размером с город, хотя впереди еще годы работы, чтобы сделать это возможным.
«С этой демонстрацией мы начинаем закладывать фундамент для строительства городской квантовой сети в районе Чикаго», — говорит Сентзоурис.
Квантовая запутанность и телепортация данных — сложная наука, и даже эксперты до конца не понимают, как ее в конечном итоге можно использовать в квантовой сети. Каждое доказательство такой концепции, которое мы получаем, немного приближает нас к созданию такой сети.
Квантовый интернет не только обещает огромный прирост скорости и вычислительной мощности, но и будет сверхбезопасным — любая попытка взлома будет равноценна взламыванию замка. По крайней мере, на данный момент ученые считают, что квантовые интернет-сети будут выступать в качестве специальных расширений классического Интернета, а не полной замены.
Исследователи решают проблемы квантового интернета с разных точек зрения, поэтому в исследованиях упоминаются разные расстояния — не все они измеряют одну и ту же технологию, используют одно и то же оборудование для проверки одних и тех же стандартов.
Что делает это исследование особенным, так это точность и расстояние телепортации с квантовой запутанностью, а также используемое «готовое» оборудование — теоретически должно быть относительно легко масштабировать эту технологию, используя оборудование, которое у нас уже есть. на месте.
«Мы очень гордимся тем, что достигли этой вехи в разработке устойчивых, высокопроизводительных и масштабируемых систем квантовой телепортации», — говорит физик Мария Спиропулу из Калифорнийского технологического института.
«Результаты будут улучшены за счет обновлений системы, которые мы планируем завершить ко второму кварталу 2021 года.»
Исследование опубликовано в PRX Quantum .
Фермилаб и партнеры осуществили устойчивую высокоточную квантовую телепортацию
Жизнеспособный квантовый интернет — сеть, в которой информация, хранящаяся в кубитах, передается на большие расстояния посредством запутывания — изменит области хранения данных, точного обнаружения и вычислений, в новую эру общения.
В этом месяце ученые из Fermilab, национальной лаборатории Управления науки Министерства энергетики США, и их партнеры сделали значительный шаг в направлении реализации квантового интернета.
В статье, опубликованной в PRX Quantum, команда впервые представляет демонстрацию устойчивой, дальней (44 км оптоволокна) телепортации кубитов фотонов (квантов света) с точностью более 90%. Кубиты были телепортированы по оптоволоконной сети с использованием современных однофотонных детекторов и стандартного оборудования.
«Мы в восторге от этих результатов», — сказал ученый Fermilab Панайотис Спентзурис, руководитель программы квантовой науки Fermilab и один из соавторов статьи. «Это ключевое достижение на пути к созданию технологии, которая изменит то, как мы осуществляем глобальную коммуникацию».
Во время демонстрации высокоточной квантовой телепортации в Квантовой сети Фермилаборатории волоконно-оптические кабели соединяют готовые устройства (показаны выше), а также самые современные научно-исследовательские устройства.
Фото: Фермилаб
Квантовая телепортация — это «бестелесный» перенос квантовых состояний из одного места в другое. Квантовая телепортация кубита достигается с помощью квантовой запутанности, при которой две или более частицы неразрывно связаны друг с другом. Если запутанная пара частиц распределяется между двумя отдельными точками, независимо от расстояния между ними, закодированная информация телепортируется.
Совместная группа исследователей из Фермилаб, AT&T, Калифорнийского технологического института, Гарвардского университета, Лаборатории реактивного движения НАСА и Университета Калгари успешно телепортировала кубиты в две системы: квантовую сеть Калифорнийского технологического института, или CQNET, и квантовую сеть Фермилаба, или FQNET. Системы были спроектированы, построены, введены в эксплуатацию и развернуты в рамках государственно-частной исследовательской программы Калифорнийского технологического института по интеллектуальным квантовым сетям и технологиям или IN-Q-NET.
«Мы очень гордимся тем, что достигли этой вехи в разработке устойчивых, высокопроизводительных и масштабируемых систем квантовой телепортации», — сказала Мария Спиропулу, профессор физики Шан-Йи Чен в Калифорнийском технологическом институте и директор исследовательского центра IN-Q-NET. программа. «Результаты будут улучшены за счет обновлений системы, которые мы ожидаем завершить ко второму кварталу 2021 года».
CQNET и FQNET, обеспечивающие почти автономную обработку данных, совместимы как с существующей телекоммуникационной инфраструктурой, так и с новыми устройствами квантовой обработки и хранения. Исследователи используют их для повышения точности и скорости распределения запутанности, уделяя особое внимание сложным протоколам квантовой связи и фундаментальной науке.
Достижение произошло всего через несколько месяцев после того, как Министерство энергетики США обнародовало свой проект национального квантового интернета на пресс-конференции в Чикаго.
«С этой демонстрацией мы начинаем закладывать фундамент для строительства городской квантовой сети в районе Чикаго», — сказал Спенцурис.
Сеть Chicagoland, называемая Illinois Express Quantum Network, разрабатывается Fermilab в сотрудничестве с Аргоннской национальной лабораторией, Калифорнийским технологическим институтом, Северо-Западным университетом и отраслевыми партнерами.
Это исследование было поддержано Управлением науки Министерства энергетики США в рамках программы Quantum Information Science-Enabled Discovery (QuantISED).
«Этот подвиг является свидетельством успеха сотрудничества между дисциплинами и учреждениями, которое определяет многие из наших достижений в науке», — сказал заместитель директора Фермилаб по исследованиям Джо Ликкен. «Я благодарю команду IN-Q-NET и наших партнеров в академических кругах и промышленности за это первое в своем роде достижение в области квантовой телепортации».
Узнать больше о результате.
Fermilab — ведущая национальная лаборатория Америки по физике элементарных частиц и исследованию ускорителей. Научная лаборатория Министерства энергетики США, Fermilab, расположена недалеко от Чикаго, штат Иллинойс, и работает по контракту с Fermi Research Alliance LLC, совместным партнерством Чикагского университета и Universities Research Association, Inc.