Квантовый спутник «Мо-цзы» установил рекорд запутанности — Naked Science
17.06.2017
7 минут
Редакция
2
194

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

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

Вчера, 15:12
1 минута
Илья Ведмеденко

В Соединенных Штатах провели церемонию спуска на воду USS Cooperstown (LCS 23) — корабля прибрежной зоны Littoral Combat Ship типа Freedom. В скором времени он пополнит состав ВМС США.

6 часов назад
6 минут
Мария Азарова

Как сообщает Минздрав, обследование может продлиться несколько дней. Пока что каких-либо выводов медики не делают. Всего с начала января жертвами нового коронавируса 2019-nCoV стали 17 человек. Ранее случаи заражения им были официально зафиксированы в Японии, США, Южной Корее и Таиланде.

Вчера, 09:37
7 минут
Сергей Васильев

Магнитосфера Земли была достаточно сильной еще до того, как у планеты появилось внутреннее ядро и заработал механизм «геомагнитного динамо»: похоже, на первых этапах ее подпитывал совершенно другой механизм.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

17 января
7 минут
ТГУ

Старший научный сотрудник лаборатории «Гербарий» БИ ТГУ Вера Костикова совместно с новосибирскими коллегами выявила ценные лекарственные свойства у спиреи – кустарника, используемого в озеленении городов и дачных участков. Фитохимическое исследование показало, что растение обладает противовирусной и антиоксидантной активностью, что делает его перспективным для использования в медицине.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

7 января
44 минуты
Александр Березин

Вашингтон и Тегеран близки к войне как никогда за последние годы. Но, скорее всего, США не пойдут дальше ограниченных ударов. Слишком уж неприятные последствия имели предшествующие силовые операции Штатов в Иране. Попробуем разобраться, что именно их остановит на этот раз.

[miniorange_social_login]

Комментарии

2 Комментария

Viktor_Urban
17.06.2017
-
0
+
Наверное опечатка - "Посредством двух телескопов (лазеров) они направлялись к телескопам трех наземных обсерваторий".
    dstrigun
    18.06.2017
    -
    0
    +
    Опечатки нет. Запутанные фотоны выравнивали в оптических коллиматорах и через телескопы, которые играли роль усилителей сигнала, передавали на Землю.
Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: