12 902
Квантовый мир атомов и частиц причудлив и удивителен. На квантовом уровне частицы могут проникать через непроницаемые барьеры и быть в двух местах одновременно. Однако странные свойства квантовой механики — это не математические причуды, это реальные эффекты, которые можно наблюдать в лаборатории снова и снова. Одна из самых характерных особенностей квантовой механики — это «запутанность». Запутанные частицы остаются загадочным образом связаны на любом расстоянии. И вот три независимых европейских группы ученых сумели запутать не просто пару частиц, как это делали прежде, а отдельные облака тысяч атомов. Они также нашли способ задействовать технологический потенциал своего достижения.
Квантовая запутанность
Квантовая запутанность, или «жуткое действие на расстоянии», как ее называл Альберт Эйнштейн — это квантовомеханический феномен, при котором квантовые состояния двух или большего числа объектов оказываются взаимозависимыми. Эта зависимость сохраняется даже если объекты удалить друг от друга за много километров. Например, можно запутать пару фотонов, увести один из них в другую галактику, а потом измерить спин второго фотона — и он будет противоположен спину первого фотона, и наоборот. Квантовую запутанность пытаются приспособить для мгновенной передачи данных на гигантские расстояния или даже для телепортации.
Китайский квантовый спутник передал данные на 7600 километров
Китайский квантовый спутник был запущен на орбиту два года назад. С тех пор он помог в проведении целого ряда экспериментов, а прошлым летом даже смог передать информацию трём наземным станциям, расположенным на расстоянии в тысячу километров друг от друга. На днях китайские физики вновь поставили рекорд, передав данные по защищённому каналу между австрийским городом Грац и китайским Синлуном. Расстояние между городами составляет более 7 тысяч километров.
В Австрии создали рабочий прототип квантового роутера
Как пишет редакция издания Science Alert, группа специалистов из Университета Вены смогла разработать первый в истории квантовый роутер и даже провела первые испытания нового устройства. Это первое устройство, которое может не только принимать запутанные фотоны, но и передавать их. Кроме того, схема, используемая в роутере, может стать основой для создания квантового интернета.
В Китае построили первую коммерческую квантовую коммуникационную сеть
Мы уже неоднократно писали о том, что в разных концах света то и дело проходят испытания устройств квантовой связи. Казалось бы, дальше экспериментов все это зайдет не скоро, но вот, как сообщает агентство новостей Синьхуа, в Китае завершили создание первой в стране коммерческой сверхзащищенной квантовой коммуникационной сети. Ввод в эксплуатацию планируется в самое ближайшее время.
Квантовая запутанность может быть неотъемлемым свойством реальности
Действительно ли явление под названием квантовая запутанность необходимо для описания физического мира или же возможна некая пост-квантовая теория без запутанности? В новом исследовании, о котором пишет phys.org, физики математически доказали, что любая теория с классическим пределом – когда она может описывать наши наблюдения классического мира, обращаясь к классической теории при определенных условиях – должна включать запутанность. Поэтому, несмотря на то, что запутанность расходится с классическим пониманием, она должна быть неизбежным и важнейшим свойством не только квантовой теории, но и любой неклассической теории, даже еще не разработанной.
Квантовая телепортация: все, что вы хотели узнать, но боялись спросить
В прошлом месяце произошло сразу два интересных события в сфере квантовых технологий: китайские ученые телепортировали фотоны света с наземной станции на космический спутник и прошла ежегодная конференция ведущих экспертов квантовой физики в Москве. Изданию Business Insider удалось поймать на ней доктора Юджина Ползика из Института Нильса Бора, одного из ведущих специалистов квантовой телепортации, и расспросить его по самым разным вопросам, включая о выдающемся успехе его китайских коллег.
Запущена первая в России многоузловая квантовая сеть
Ученым из Российского квантового центра (РКЦ) удалось запустить первую в России многоузловую квантовую сеть, предназначенную для передачи данных. В разработке отечественных специалистов используется одновременно два метода шифрования информации, что делает такой способ передачи данных крайне защищенным.
В Казани провели первый в России сеанс квантовой «телефонной» связи
Как сообщает пресс-служба университета ИТМО, отечественные ученые успешно запустили в столице Татарстана Казани первую в России многоузловую квантовую сеть. Недавно была произведена ее проверка в режиме «квантового телефона», защищенного от любой прослушки и обеспечивающего крайне высокую степень защиты.
Учёные организовали первый в истории поединок двух квантовых компьютеров
Впервые в истории два квантовых компьютера сошлись лицом к лицу на ринге за звание чемпиона. Учёные подготовили серию экспериментов, которые должны были выявить победителя среди квантовых компьютеров, созданных стараниями инженеров Университета Мэриленда, а также компании IBM. Одинаковые алгоритмы запускались на обоих компьютерах, после чего по результатам специалисты выбирали лидера каждого этапа соревнований. А результаты эти, нужно заметить, оказались весьма неоднозначными.
В продажу поступил новый квантовый компьютер за 15 миллионов долларов
Канадская компания D-Wave считается одним из первопроходцев в области производства коммерчески доступных квантовых компьютеров. Выпуск первых моделей состоялся ещё в 2007 году. Тогда это был 16-кубитный и 28-кубитный компьютер Orion. В мае 2011 года в продажу поступила модель D-Wave One с 128-битным чипом, а затем и D-Wave Two с 512-кубитным чипом. На этом D-Wave решила на останавливаться. В продажу поступает компьютер D-Wave 2000Q с процессором на 2000 кубит по цене 15 000 000 долларов.
В России создадут защищенную систему квантовой связи
За разработку отвечает Российский квантовый центр (РКЦ) и компания Т8. По сообщениям прес-службы РКЦ, новая система будет защищена методом квантовой криптографии, для ее работы не потребуется менять существующие оптоволоконные линии, а скорость передачи данных составит до 400 гигабит в секунду.
Китай хочет создать квантовый космический интернет
Китай планирует запустить новый спутник, который, возможно, станет первым звеном новой коммуникационной сети нового поколения. С помощью аппарата QUESS весом 600 килограммов, который планируется вывести на орбиту в августе этого года, ученые собираются провести первый квантовый эксперимент в космосе, который в перспективе может открыть дверь к появлению «квантового космического интернета».
Новое состояние кота Шредингера позволяет находиться сразу в двух местах одновременно
-
Hi-News.ru
- Темы
- Исследования
- Новое состояние кота Шредингера позволяет находиться сразу в двух местах одновременно
Скорее всего, вы слышали о парадоксе кота Шредингера. Речь идет о гипотетическом коте внутри коробки, находящемся одновременно в двух состояниях — живым и мертвым — до тех пор, пока мы не откроем коробку, чтобы посмотреть. Это так называемая квантовая суперпозиция. Так вот, физики Йельского университета выяснили, как сохранить оба состояния кота сразу в двух коробках. О своей работе ученые поделились на страницах журнала Science.
Можно ли применить квантовую запутанность для коммуникаций быстрее света?
В прошлом месяце миллиардер Юрий Мильнер и астрофизик Стивен Хокинг объявили о проекте Breakthrough Starshot: невероятно амбициозном плане отправить первый сделанный людьми космический аппарат в другую звездную систему в нашей галактике. Гигантский лазерный массив мог бы запустить аппарат размером с микрочип к другой звезде на скорости в 20% от световой. Но непонятно, как это небольшое устройство сможет связаться с нами через огромное межзвездное пространство. Как насчет квантовой запутанности? Можно ли применить ее для такой связи?
Физики предложили способ извлечь информацию из черной дыры
Черные дыры получили свое название потому, что их гравитация настолько сильна, что удерживает даже свет. А раз свет не может покинуть черную дыру, то и информация, выходит, тоже — познакомьтесь с информационным парадоксом черной дыры. Как ни странно, физики проявили теоретическую ловкость рук и придумали способ извлечь соринку информации, упавшей в черную дыру. Их расчет затрагивает одну из крупнейших загадок в физике: каким образом вся информация, попавшая в черную дыру, утекает по мере «испарения» черной дыры. Считают, что это должно происходить, но как — никто не знает.
Из чего могло бы состоять пространство-время?
Одним из самых странных аспектов квантовой механики является запутанность, поскольку две запутанных частицы влияют друг на друга через огромные дистанции, что, на первый взгляд, нарушает фундаментальный физический принцип локальности: то, что происходит в определенной точке пространства, может повлиять только на точки поблизости. Но что, если локальность — и само пространство — не так уж фундаментальны, в конце концов? Джордж Массер исследует возможные последствия этого в своей новой книге „Spooky Action At a Distance“. («Жутким действием на расстоянии» квантовую запутанность назвал Альберт Эйнштейн).
Квантовая запутанность и червоточины могут быть тесно связаны
Когда Альберт Эйнштейн поражался «жуткой» дальнодействующей связи между частицами, он не думал о своей общей теории относительности. Вековая теория Эйнштейна описывает, как возникает гравитация, когда массивные объекты деформируют ткань пространства и времени. Квантовая запутанность, тот жуткий источник эйнштейновского испуга, как правило, затрагивает крошечные частицы, которые незначительно действуют на гравитацию. Пылинка деформирует матрас ровно так же, как субатомная частица искривляет пространство.
Физики придумали, как запутать массивные объекты
Роман Шнабель, профессор физики Института гравитационной физики Макса Планка, опубликовал работу в журнале Physical Review Letters, в которой изложил план квантового запутывания двух «массивных» объектов. Вместе со своей командой он работает над конкретным осуществлением плана, и в случае успеха им удастся запутать два зеркала массой 0,1 кг, что будет представлять самый большой пример запутанности, так как до этого ученым удавалось запутать лишь объекты микронных размеров.
Квантовой запутанности отвели большую роль в образовании пространства-времени
Группа физиков и математик сделали значительный шаг в сторону объединения общей теории относительности и квантовой механики, объясняя, как пространство-время вытекает из квантовой запутанности в более фундаментальную теорию. Работа Хироси Оогури из Токийского университета Кавли, математика Матильды Марколли и аспирантов Дженнифер Лин и Богдана Стойка была опубликована в Physical Review Letters.
«Жуткое квантовое действие» может удерживать Вселенную от распада
Брайан Свингл был аспирантом, изучал физику веществ в Массачусетском технологическом институте, когда вдруг решил взять несколько уроков в теории струн, чтобы подкрепить свое образование — как он вспоминает, «потому что почему бы и нет?» — хотя никогда особо не интересовался этой областью. По мере углубления в детали Свингл начал подмечать неожиданные сходства подхода теории струн к физике черных дыр и квантовой гравитации с его собственной работой, в которой он использовал так называемые тензорные сети для прогнозирования свойств экзотических материалов.
Четыре способа преодолеть вселенское ограничение скорости
Когда Альберт Эйнштейн впервые установил, что свет движется с одинаковой скоростью по нашей Вселенной, он, по сути, установил ограничение скорости на 299 792 458 метров в секунду. Но это не конец. На самом деле это только начало. До Эйнштейна масса — атомы, из которых вы, я и все вокруг состоим — и энергия рассматривались как отдельные величины. Но в 1905 году Эйнштейн навсегда изменил способ физического восприятия Вселенной.
«Запутанность-на-чипе»: еще один шаг в сторону квантовых компьютеров
В отличие от волшебного кольца Бильбо, которое запутывает людские сердца, инженеры создали новое микрокольцо, которое запутывает отдельные частицы света. Это первый важный шаг для целого ряда новых технологий.
Могут ли атомы быть в двух местах одновременно?
Можно ли одновременно забить гол и не попасть по воротам? В мире самых маленьких объектов — да: в соответствии с предсказаниями квантовой механики, микроскопические объекты могут выбирать разные пути одновременно. Мир же макроскопических объектов подчиняется другим правилам: футбольный мяч, например, всегда движется в определенном направлении. Но могут быть и лазейки. Физики из Университета Бонна создали эксперимент, который должен по возможности проверить это. Первый эксперимент покажет, могут ли атомы цезия выбирать два пути одновременно.
Обладает ли квантовая запутанность массой?
Мы знаем, что есть некое явление: квантовая запутанность, в ходе которой частицы связаны друг с другом на больших расстояниях. Теперь допустим, что у квантовой запутанности есть собственная масса. Таким образом, запутанность, как предполагает одна из последних научных работ, может влиять на гравитацию.
Глобальная квантовая связь может быть ближе, чем кажется
Ни квантовые компьютеры, ни квантовая криптография не смогут получить должное развитие и стать распространенными технологиями без систем памяти, которые смогут управлять квантовой информацией легко и эффективно. Факультет физики Университета Варшавы пытается популяризовать квантовые информационные технологии путем создания атомной памяти с невероятными характеристиками и чрезвычайно простой конструкцией.
Ученые продемонстрировали квантовую телепортацию
Новое исследование показало, что телепортация людей как в фильме «Звездный путь» может стать реальностью в далеком будущем. По словам ученых, законы физики в целом не запрещают перемещение больших объектов, в том числе человека.
Создан первый квантовый микроскоп на запутанных фотонах
Современные микроскопы хоть и могут увеличивать изображения во много раз, но иногда ученым даже их мощности бывает недостаточно. Но для преодоления ограничений современных микроскопов ученые из университета Хоккайдо и университета Осаки, Япония, разработали первый квантовый микроскоп, который использует запутанные фотоны для придания большей контрастности изображению.
Квантовая механика позволит создать одноразовую память
Существующие сейчас системы безопасности не всегда могут дать необходимый уровень защиты. Однако ученый из американского Национального института стандартов и технологий И-Кай Лиу (Yi-Kai Liu) продемонстрировал, что принцип квантовой механики позволит реализовать память, данные из которой можно будет считать только один-единственный раз.
Потеря информации — ключ к созданию компьютеров будущего
Группа физиков из Национального института стандартов и технологий США заявляет, что потери при передачи информации на самом деле могут привести нас к созданию и развитию компьютеров будущего. И возможность постройки одного из первых таких компьютеров стала намного ближе, чем когда-либо.
Квантовая запутанность зависима от области
Два исследователя из компьютерного центра UCL и Гданьского университета предложили новый метод определения количества запутанностей — квантового явления, соединяющего двух удаленных партнеров, имеющего крайне важное значение для квантовых технологий — в пределах одномерной квантовой системы.
