Наука и Техника

Наука И Техника
12 января 2015

Уеные создали первый прототип квантового "жесткого диска"
Квантовый жесткий диск

Хранение и передача информации за счет использования явления квантовой запутанности является очень перспективным направлением развития инфраструктуры глобальных информационных сетей. Но, к сожалению, на нынешнем уровне реализации квантовых технологий явление квантовой запутанности способно существовать лишь в течение очень короткого промежутка времени, после чего "призрачная" связь между частицами полностью разрывается. Однако, группе исследователей из Австралии удалось совершить прорыв в этом деле, им удалось разработать метод сохранения явления квантовой запутанности не в течение нескольких миллисекунд, а в течение нескольких часов. И созданное ими экспериментальное устройство можно по праву считать прототипом первого квантового "жесткого диска".

В мире уже существуют сегменты квантовых сетей, построенные на оптическом волокне и лазерах, которые передают информацию за счет явления квантовой запутанности. За счет того, что квантовая запутанность может существовать в течение нескольких миллисекунд максимум, длина таких сегментов обычно не превышает сотни километров. Устройство, созданное физиками из Австралийского национального университета и университета Отаго, способно обеспечить сохранение квантовой запутанности в течение шести часов, времени, которого даже по нынешним меркам достаточно для того, чтобы доставить одну из частей "запутанного" устройства в любую точку земного шара.

Основой квантового "жесткого диска" являются атомы европия, редкоземельного элемента, включенные в кристаллическую решетку другого материала. Квантовая информация "записывается" в виде спина (направления вращения) этого атома при помощи луча лазерного света, несущего фотоны, запутанные с фотонами из другого луча. Второй луч, несущий вторые части запутанных пар, освещает атомы европия в другом кристалле, и это приводит к тому, что атомы европия, находящиеся в разных кристаллах, также запутываются на квантовом уровне.

Самым главным достижением австралийских ученых является технология длительного сохранения явления квантовой запутанности. Это достигается при помощи двух магнитных полей, одно из которых постоянно, а второе колеблется с определенной частотой и амплитудой, удерживая спин атома в постоянном состоянии. "Эти два магнитных поля как бы изолируют атомы европия от окружающей среды" - рассказывает доктор Джевон Лонгделл (Jevon Longdell) из университета Отаго, - "Такая изоляция исключает просачивание квантовой информации в окружающую среду и препятствует воздействию на квантовое состояние атома различных факторов из окружающей среды".

"Мы можем хранить запутанные атомы в различных квантовых кристаллах достаточно долго. Этого времени достаточно для того, чтобы один из кристаллов был транспортирован на тысячи километров и подсоединен к удаленному сегменту сети" - рассказывает Манджин Жонг (Manjin Zhong), один из ведущих исследователей, - "Таким образом, мы получим возможность передавать квантовую информацию между двумя точками, находящимися в любых местах земного шара".

Разработанная австралийскими исследователями технология может обеспечить буквально революцию в обеспечении безопасности передаваемой по квантовой сети информации. Так как информация будет передаваться через спиновые состояния двух запутанных атомов, разнесенных на неопределенно большое расстояние, у любых третьих лиц будут попросту отсутствовать возможности вмешательства любого рода в процесс передачи данных.