17.06.2017
Редакция Naked Science
2

Квантовый спутник «Мо-цзы» установил рекорд запутанности

Спутник «Мо-цзы» обеспечил квантовую связь на рекордно большом расстоянии — до 1203 километров, что в 12 раз больше, чем в прошлых экспериментах.

u44
©Wikipedia

Квантовая запутанность предполагает, что состояния двух или более объектов (например, элементарных частиц), полученных при определенных условиях, сохраняют взаимосвязь несмотря на отсутствие фундаментальных взаимодействий. Так, изменение квантового состояния одного запутанного фотона приводит к взаимозависимому изменению другого. Поскольку такая взаимозависимость не зависит от известных взаимодействий, феномен нарушает принцип локальности. Согласно ему, непосредственно на объекты влияет только их окружение, поэтому передача информации между, скажем, Пекином и Веной возможна лишь при наличии физического носителя, в частности электромагнитных волн.

 

Нарушения принципа локальности выявляются с помощью неравенств Белла. Теорема, инструментом которой они выступают, предусматривает, что отличить изменения, обусловленные некими скрытыми параметрами, от квантовой запутанности позволяет серийный эксперимент. Установить такие нарушения статистически удавалось уже не раз — для расстояний между частицами до ста километров. Однако ученых интересуют доступные пределы запутанности. Помимо значения для фундаментальной науки, обеспечение запутанности на больших дистанциях поможет в реализации защищенной квантовой связи и квантовой телепортации, необходимых для абсолютно безопасного обмена данными.

 

Схема генерирования пар запутанных фотонов на спутнике, где PL — лазер накачки, PPKTP — нелинейный оптический кристалл (титанил-фосфат калия), LP Collimator — коллиматоры / ©Juan Yin et al., Science, 2017

 

Увеличить масштабы запутанности на Земле трудно. Из-за дефектов оптоволокна и турбулентности в атмосфере пропускная способность канала определяется интенсивностью сигнала, снижаясь с каждым метром. При этом эксперименты с запутанностью, как правило, основаны на работе с одиночными фотонами: по расчетам авторов новой статьи, при длине оптоволоконной линии в 1200 километров частицы в случае наземной передачи будут достигать детекторов раз в 30 тысяч лет. Более предпочтительной считается передача сигнала в космосе. В 2016 году Китайская и Австрийская академии наук запустили на орбиту первый спутник квантовой связи «Мо-цзы» массой 600 килограммов.

 

Первые данные аппарат передал на Землю в августе, окончание тестирования и ввод в эксплуатацию состоялись в январе 2017 года. Теперь физики завершили обработку результатов: согласно отчету, спутник обеспечил запутанность на расстоянии более 1200 километров. Эксперимент был построен так. Кристалл, в котором рассеянные фотоны превращались в запутанные, на борту «Мо-цзы» генерировал порядка шести миллионов пар частиц в секунду. Посредством двух телескопов они направлялись к телескопам трех наземных обсерваторий, удаленных от источника фотонов на 500–1700 километров. Причем орбитальная скорость спутника составляла примерно восемь километров в секунду.

 

Таким образом, ученые зафиксировали более одной тысячи событий (одно на шесть миллионов), когда пары запутанных частиц достигали приемников. По их словам, наиболее существенные потери одиночных фотонов происходили в тропосфере, на уровне десяти километров над поверхностью планеты. Несмотря на новый рекорд и успешную демонстрацию технологии, низкая скорость передачи пока не позволяет говорить о ее практическом применении. Улучшить показатели планируется с помощью новых спутников квантовой связи, которые Китайская академия наук намерена запустить в ближайшие годы. В отличие от «Мо-цзы», они будут обладать более мощными источниками запутанных частиц.

 

Подробности исследования представлены в журнале Science.

 

Ранее китайские физики впервые реализовали протокол прямой защищенной квантовой связи с использованием квантовой памяти.

 

Сюжет об эксперименте / ©Science

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 12:32
Алиса Гаджиева

Археологи обнаружили доказательства того, что доисторическое строение возрастом в 11 тысяч лет использовали для церемониальных действий, а потом преднамеренно засыпали землей.

Позавчера, 13:46
Александр Березин

Повелители тундростепей Евразийского континента, оказывается, вовсе не вымерли с концом ледникового периода. Вопреки тому, что считалось ранее, они выжили — как минимум на Таймыре и как минимум до 1900 года до нашей эры. А это на много веков позже постройки пирамиды Хеопса. Получается, человек не привел мамонта к вымиранию? Или, напротив, нашел затерянные на Таймыре остатки вида и уничтожил их совсем недавно? Это сложный вопрос, от которого зависит ответ на другой: могут ли слоны заселить Север России и в наши дни?

Позавчера, 13:37
Ольга Иванова

Американские исследователи пришли к выводу, что человеческий мозг уменьшился из-за процессов глобализации, кооперации и разделения труда.

19 октября
Илья Ведмеденко

В КНР испытали монолитный твердотопливный ракетный двигатель, имеющий самую большую тягу в мире. Разработка изделия важна для создания ракет тяжелого класса.

Позавчера, 12:32
Алиса Гаджиева

Археологи обнаружили доказательства того, что доисторическое строение возрастом в 11 тысяч лет использовали для церемониальных действий, а потом преднамеренно засыпали землей.

Позавчера, 13:46
Александр Березин

Повелители тундростепей Евразийского континента, оказывается, вовсе не вымерли с концом ледникового периода. Вопреки тому, что считалось ранее, они выжили — как минимум на Таймыре и как минимум до 1900 года до нашей эры. А это на много веков позже постройки пирамиды Хеопса. Получается, человек не привел мамонта к вымиранию? Или, напротив, нашел затерянные на Таймыре остатки вида и уничтожил их совсем недавно? Это сложный вопрос, от которого зависит ответ на другой: могут ли слоны заселить Север России и в наши дни?

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

[miniorange_social_login]

Комментарии

2 Комментария

17.06.2017
-
0
+
Наверное опечатка - "Посредством двух телескопов (лазеров) они направлялись к телескопам трех наземных обсерваторий".
    18.06.2017
    -
    0
    +
    Опечатки нет. Запутанные фотоны выравнивали в оптических коллиматорах и через телескопы, которые играли роль усилителей сигнала, передавали на Землю.
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: