_ Internetul poate atinge viteza cu lumina salvată ca sunet

Cercetătorii de la Institutul Niels Bohr de la Universitatea din Copenhaga au dezvoltat o nouă modalitate de a crea memorie cuantică: un tambur mic poate stoca datele trimise cu lumină în vibrațiile sale sonore și apoi transmite date cu noi surse de lumină atunci când este nevoie din nou. Rezultatele demonstrează că memoria mecanică pentru datele cuantice ar putea fi strategia care deschide calea pentru un internet ultrasecurizat cu viteze incredibile.

Cercetarea este publicată în revista Physical Review Letters.

p>Chiar sub vechiul birou al lui Niels Bohr se află un subsol unde mesele împrăștiate sunt acoperite cu oglinzi mici, lasere și o aglomerare de toate tipurile de dispozitive conectate prin rețele de fire și grămezi de bandă. Se pare că un proiect al unui copil a mers prea departe, unul pe care părinții lor l-au încercat în zadar să-l facă să curețe.

Deși este dificil pentru ochiul neinstruit să discearnă că aceste mese sunt de fapt casa o serie de proiecte de cercetare de vârf la nivel mondial, lucrurile importante se întâmplă în lumi atât de mici încât nici măcar legile lui Newton nu se aplică. Aici moștenitorii fizici cuantici ai lui Niels Bohr dezvoltă cele mai de ultimă oră din tehnologiile cuantice.

Unul dintre aceste proiecte iese în evidență – cel puțin pentru fizicieni – prin faptul că un gadget vizibil cu ochiul liber este capabil să realizeze stări cuantice. Tamburul cuantic este o membrană mică realizată dintr-un material ceramic, asemănător sticlei, cu găuri împrăștiate într-un model ordonat de-a lungul marginilor sale.

Când tamburul este bătut cu lumina unui laser, acesta începe să vibreze, și face acest lucru atât de repede și fără interferențe încât intră în joc mecanica cuantică. Această proprietate a provocat de multă agitație prin deschiderea unui număr de posibilități tehnologice cuantice.

Acum, o colaborare în diferite domenii cuantice de la Institut a demonstrat că toba poate juca, de asemenea, un rol cheie pentru viitorul rețeaua de calculatoare cuantice. La fel ca alchimiștii moderni, cercetătorii au creat o nouă formă de „memorie cuantică” prin conversia semnalelor luminoase în vibrații sonice.

În articolul de cercetare recent publicat, cercetătorii au demonstrat că datele cuantice de la un computer cuantic au emis ca semnale luminoase – de exemplu, prin tipul de cablu de fibră optică deja folosit pentru conexiunile la internet de mare viteză – pot fi stocate ca vibrații în tambur și apoi transmise.

Experimentele anterioare au demonstrat cercetătorilor că membrana poate rămâne într-o stare cuantică altfel fragilă. Pe această bază, ei cred că tamburul ar trebui să poată primi și transmite date cuantice fără ca acesta să „decoereze”, adică să-și piardă starea cuantică atunci când calculatoarele cuantice sunt gata.

„Acest lucru deschide perspective excelente. Pentru ziua în care computerele cuantice pot face cu adevărat ceea ce ne așteptăm, memoria cuantică va fi probabil fundamentală pentru trimiterea de informații cuantice la distanțe. Deci, ceea ce am dezvoltat este o piesă crucială pentru un internet al viitorului cu viteză cuantică și securitate cuantică”, spune postdoc Mads Bjerregaard Kristensen de la Institutul Niels Bohr, autorul principal al noului articol de cercetare.

Când se transferă informații între două computere cuantice de la o distanță – sau între multe într-un internet cuantic — semnalul va fi rapid înecat de zgomot. Cantitatea de zgomot dintr-un cablu de fibră optică crește exponențial cu cât cablul este mai lung. În cele din urmă, datele nu mai pot fi decodificate.

Internetul clasic și alte rețele majore de calculatoare rezolvă această problemă de zgomot prin amplificarea semnalelor în stațiile mici de-a lungul rutelor de transmisie. Dar pentru ca calculatoarele cuantice să aplice o metodă analogă, trebuie mai întâi să traducă datele în sisteme de numere binare obișnuite, cum ar fi cele folosite de un computer obișnuit.

Acest lucru nu va funcționa. Procedând astfel, rețeaua ar încetini și ar face-o vulnerabilă la atacuri cibernetice, deoarece șansele ca protecția clasică a datelor să fie eficientă într-un viitor computer cuantic sunt foarte slabe.

„În schimb, sperăm că tamburul cuantic va fi capabil să-și asume această sarcină, deoarece este incredibil de potrivit pentru a primi și retrimite semnale de la un computer cuantic. Prin urmare, scopul este de a extinde conexiunea dintre calculatoarele cuantice prin stații în care tobele cuantice primesc și retransmit semnale. Procedând astfel, evitați zgomotul în timp ce păstrați datele într-o stare cuantică”, spune Kristensen.

„Procedând astfel, vitezele și avantajele calculatoarelor cuantice, de exemplu, în legătură cu anumite calcule complexe, se vor extinde peste tot. rețelele și internetul, deoarece acestea vor fi obținute prin exploatarea proprietăților precum suprapunerea și întricarea, care sunt unice stărilor cuantice."

Dacă reușesc, stațiile vor putea, de asemenea, să extindă conexiunile securizate cuantic, ale căror codurile ar putea fi, de asemenea, prelungite de tambur. Aceste semnale sigure ar putea fi trimise la diferite distanțe – fie în jurul unei rețele cuantice, fie peste Atlantic – în internetul cuantic al viitorului.

Se desfășoară cercetări în altă parte pentru o alternativă în care o sursă de lumină purtătoare de date este îndreptată către un sistem atomic și deplasează temporar electronii din atom, dar metoda are limitările sale.

„Există limite la ceea ce poți face cu un sistem atomic, deoarece nu putem proiecta atomi. sau frecvența luminii pe care o pot interacționa cu noi înșine Sistemul nostru mecanic relativ „mare” oferă mai multă flexibilitate. toba poate fi adaptată", explică profesorul Albert Schliesser, coautor al articolului de cercetare.

"La bine sau la rău, abilitățile noastre ca cercetători sunt în mare parte cele care definesc limitele pentru cât de bine funcționează totul." subliniază el.

Toba este cea mai recentă și mai serioasă interpretare a memoriei cuantice mecanice, deoarece combină o serie de proprietăți: Toba are o pierdere scăzută de semnal, adică puterea semnalului de date este bine păstrată. De asemenea, are avantajul extraordinar de a putea gestiona toate frecvențele luminoase, inclusiv frecvența utilizată în cablurile luminoase cu fibră optică pe care este construit internetul modern.

Tamburul cuantic este, de asemenea, convenabil deoarece datele pot fi stocate și citite ori de câte ori este nevoie. Iar timpul de memorie record de 23 de milisecunde deja atins de cercetători face mult mai probabil ca tehnologia să devină într-o zi o piatră de bază pentru sistemele de rețele cuantice, precum și pentru hardware-ul computerelor cuantice.

„Am ieșit devreme cu această cercetare. Calculul cuantic și comunicarea sunt încă într-un stadiu incipient de dezvoltare, dar cu memoria pe care am obținut-o, se poate specula că tamburul cuantic va fi folosit într-o zi ca un fel de RAM cuantică, un fel de memorie temporară de lucru pentru informații cuantice și asta ar fi revoluționar”, spune profesorul.

(Fluierul)