2 miesiące temu

Fizycy po raz pierwszy doprowadzili do podwodnej teleportacji kwantowej

Chińscy naukowcy przesłali informację pomiędzy powiązanymi cząsteczkami kwantowymi poprzez wodę morską, po raz pierwszy osiągając pozytywny rezultat komunikacji kwantowej pod wodą.

W eksperymencie mającym dowieść poprawność koncepcji informacja została przesłana na odległość 3.3 metrów, w zbiorniku wypełnionym wodą morską. Badacze przewidują, że dzięki tej technice, możliwe będzie przesłanie niemożliwej do przechwycenia komunikacji na blisko 900 metrów na otwartych wodach.

„Pomysł podwodnej kwantowej komunikacji był już wcześniej omawiany, ale nie znam nikogo, kto przeprowadził już podobny eksperyment” – Thomas Jennewein z Uniwersytetu Waterloo w Kanadzie – „Oczywistym zastosowaniem tej technologii byłaby jej implementacja na urządzenia okrętów podwodnych, które zanurzone, mogłyby się komunikować w bezpieczny sposób.”

To szyfr idealny

Jest to bardzo istotne osiągnięcie, ponieważ komunikacja kwantowa (znana również, jako teleportacja kwantowa) może umożliwić wysyłanie wiadomości, chronionych prawami fizyki przed wścibskimi oczami.

Podstawą pomysłu jest koncepcja splątania kwantowego – fenomenu opisywanego przez Einsteina, jako „upiorne działanie na odległość”. Mowa w niej o dwóch cząsteczkach nierozerwalnie ze sobą połączonych w taki sposób, że cokolwiek nie zadziałałoby na jedną z nich, z drugą natychmiastowo dzieje się to samo, bez względu na odległość między nimi.

Dzięki tej mechanice, naukowcy „teleportowali” już informacje na duże odległości, z użyciem światłowodu a nawet na otwartej przestrzeni.
Inna grupa chińskich badaczy, dzięki splątaniu kwantowemu przesłała informacje do satelity orbitującej wokół Ziemi, oddalonej o 500 kilometrów od powierzchni planety.

Niemniej do dzisiaj nikt nie dokonał tego samego w środowisku wodnym, mającym tendencję do rozpraszania wszelkich przepuszczanych przez nie wiązek, tak jak to się dzieje np. z promieniem wskaźnika laserowego.

W omawianym eksperymencie, naukowcy z Uniwersytetu Jiao Tong w Szanghaju w 3 metrowym zbiorniku z morską wodą umieścili parę powiązanych fotonów za pomocą wiązki światła przepuszczonej przez kryształ. W momencie zmiany polaryzacji jednego z fotonów, drugi również zmieniał polaryzację na przeciwną.

Cząsteczki zostały umieszczone na przeciwległych krańcach zbiornika i w 98% przypadków z powodzeniem odbierały komunikaty między sobą.

„Rezultaty potwierdzają możliwość utworzenia podwodnego kanału kwantowego, co jest pierwszym krokiem w kierunku pomyślnej podwodnej komunikacji kwantowej” opisują naukowcy w magazynie The Optical Society.

Na tak wczesnym etapie rozwoju tej technologii, nie tylko istotna jest powtarzalność rezultatu przez inne grupy badaczy, ale również kwestia, czy da się go osiągnąć na większą odległość, jak też w wodach nieograniczonych ścianami zbiornika.

Na podstawie wyliczeń zespołu, możliwe jest uzyskanie efektu komunikacji kwantowej na otwartych wodach na odległość 885 metrów, używając fotonów pasma niebiesko-zielonego.

Jednak, jak donosi New Scientist, inne grupy naukowców obliczyły limit komunikacji kwantowej pod wodą na jedynie 120 metrów:

„Ponieważ woda absorbuje światło, wydłużenie tej odległości może okazać się skomplikowane” mówi Jeffrey Uhlmann, fizyk Uniwersytetu Missouri w Kolumbii.

Zasięg podwodnej komunikacji kwantowej na chwilę obecną pozostaje ograniczony, jednak teraz, gdy badacze udowodnili, że jest ona możliwa, kwestią czasu pozostaje moment, kiedy te limity zaczną się oddalać.