中国の科学者チームは、30マイル（50キロメートル）以上の光ファイバーケーブルを介して量子メモリをリンクし、以前の記録を40倍以上上回っています。科学者によると、この偉業はハッキング防止インターネットへの重要な一歩だという。
今日使用しているインターネットは、まさに革命的な発明でした。世界と情報をつなぎ、何百万ものかわいい猫の写真を共有できました。しかしインターネットには、重要な情報や機密情報を傍受しようとするハッカーもたくさんいます。反撃するために、物理学者は、亜原子粒子の奇妙な性質を暴露することを意図した有名な架空の死活猫であるシュレーディンガーの猫の助けを借りて、解決策を考え出しました。
その提案された解決策は、量子力学の奇妙な世界によって支配された新しいインターネットです。このようなインターネットは、いつの日か、安全にデータを送信、受信、保存するための標準になる可能性があります。
古典的なコンピューティングの世界では、情報は0または1の値を持つビットで表されます。量子コンピューターのような量子インターネットは、量子力学の基本特性の1つである重ね合わせ原理を利用します。この原理は、物理学者アーウィンシュレーディンガーの箱に入れられた猫のパラドックスを使用して、同時に死んでいると同時に生きていることで有名です。量子コンピュータは、量子ビット、つまり「キュービット」を使用します。量子ビットは、1と0の値が同時に存在する重ね合わせ状態で存在できます。キュービットは、観測者によって測定されるまでこの不確実な状態にあり、キュービットを0または1の明確な状態に折りたたみます。
2つ以上のキュービットをペアにすると、絡み合います。量子エンタングルメントは、2つ以上の粒子間のエーテル結合であり、1つに対して実行されたアクションは、それらがどの程度離れていても瞬時に他のオブジェクトに影響を与えます。アルバートアインシュタインは、この現象を「遠くからの不気味な行動」と有名に呼んでいました。量子インターネットの本当の魔法は、量子テレポーテーションとも呼ばれるもつれた粒子を使用して情報が送信されるときに始まります。
「量子テレポーテーションは、元の粒子自体を送ることなく、未知の量子状態をある粒子から離れた場所にある別の粒子に転送する方法です」ホーフェイにある中国科学技術大学の物理学教授、Jian-Wei Pan研究の共著者は、National Science Reviewへのインタビューで述べています。
もつれたキュビットは、どのような形や形でも物理的にリンクされていないため、それらの間の通信の傍受は不可能です。
パンと彼のチームは、空の空間を通る長距離にわたる軽い粒子、つまり光子の絡み合いをすでに示しています。 2017年に、彼のチームはMiciusという名前の地球周回衛星リレーを使用して、746マイル（1,200 km）離れた2つの光子を絡ませました。
実際には、絡み合いは厄介なビジネスです。温度や振動の変化など、ごくわずかな外乱は、絡み合った粒子間のリンクを壊し、それらの共有状態を崩壊させる可能性があります。真の量子インターネットを実現するには、物理学者はいわゆる量子メモリの助けを借りる必要があります。
「量子メモリは量子情報を保存するデバイスです。2つの状態の重ね合わせを保存する必要があります」と合肥の中国科学技術大学の物理学教授であり、この研究の共著者であるXiao-Hui Bao氏は語った。ライブサイエンス。
量子記憶
2月12日にジャーナルNatureに掲載されたこの研究では、Panと彼の同僚は、50 kmの光ファイバーケーブルに量子メモリを絡ませることに成功しました。以前の記憶の分離の記録は0.8マイル（1.3 km）でした。
新しい研究の実験では、量子メモリーは真空中に閉じ込められたレーザー冷却されたルビジウム原子の集合体であるとバオ氏は述べた。チームはフォトンを使用して、1億個のトラップされた原子の雲を読み書きしました。両方の原子をより高いエネルギー状態に励起するために光子が使用され、研究者がもつれたい量子ビットを設定し、もつれた光子を生成して光ケーブルに送信しました。次に、研究者は、実験室で巻かれた50 kmの光ファイバーケーブルで光子が失われないように、光子の周波数を変更する必要がありました。最後に、光子はケーブルを通過する際に送信され、2番目の量子メモリをうまく絡ませることができます。
メモリ間の量子もつれは達成されましたが、チームは2つのノード間で情報の量子テレポーテーションをまだ実行していません。研究者たちは、この作業が絡み合った通信をより長い距離に拡張し、最終的に大規模な量子ネットワークにつながる量子中継局のウェブを作成する道を開くことを望んでいると述べた。
