НаукаКосмосФизики смогли22:50 15 Июнь 2017 Сложность 7.3

Китайский квантовый спутник побил рекорд запутанности


Схема генерации пар запутанных фотонов на спутнике
Juan Yin et al. / Science, 2017
Физики из Китайской академии наук сообщили о первых научных результатах миссии квантового спутника связи QUESS (иначе, «Мо-Цзы»). Аппарат обеспечил распределение запутанных фотонов на рекордно большое расстояние, свыше 1200 километров — это в 12 раз больше чем в предыдущих экспериментах. Эксперимент вновь подтверждает нарушение локальности запутанными частицами. В дальнейшем в планах миссии реализация квантовой спутниковой линии связи между Веной и Пекином и эксперименты по квантовой телепортации. Исследование опубликовано в журнале Science и попало на обложку нового выпуска.


НаукаКосмосФизики смогли22:50 15 Июнь 2017 Сложность 7.3

Китайский квантовый спутник побил рекорд запутанности


Схема генерации пар запутанных фотонов на спутнике
Juan Yin et al. / Science, 2017
Физики из Китайской академии наук сообщили о первых научных результатах миссии квантового спутника связи QUESS (иначе, «Мо-Цзы»). Аппарат обеспечил распределение запутанных фотонов на рекордно большое расстояние, свыше 1200 километров — это в 12 раз больше чем в предыдущих экспериментах. Эксперимент вновь подтверждает нарушение локальности запутанными частицами. В дальнейшем в планах миссии реализация квантовой спутниковой линии связи между Веной и Пекином и эксперименты по квантовой телепортации. Исследование опубликовано в журнале Science и попало на обложку нового выпуска.



Запутанные частицы — один из необычных объектов квантового мира. Они некоторым образом нарушают важное свойство классической физики — локальность мира. Это свойство означает, что событие в одной точке (скажем, в Москве) не может мгновенно повлиять на физическую действительность в другой точке (скажем, в Варшаве). Необходимо, чтобы информация об этом событии в каком либо виде — например, в качестве электромагнитных волн — достигла второй точки. Передача информации со скоростью большей скорости света запрещена специальной теорией относительности.

Если в некотором процессе рождается пара частиц, то их состояния взаимосвязаны между собой. Они ведут себя как единая система даже при разделении на большое расстояние. Измерение состояния одной частицы в паре изменяет систему в целом и, тем самым, моментально меняет физическую действительность для второй частицы в паре. Подробнее об этом можно прочитать в материале квантовой азбуки «Нелокальность».

Для проверки нарушений локальности используются неравенства Белла. По статистике эксперимента они могут показать, «договариваются» ли между собой запутанные частицы изначально о том, как реагировать на измерение, или же происходит моментальное и нелокальное изменение состояния частиц. Нарушения неравенств Белла были неоднократно продемонстрированы на масштабах вплоть до ста километров между запутанными частицами. Однако, как отметил руководитель миссии «квантового спутника» Пан Цзянь-Вэй, физиков интересует существование какого-либо предела масштабов.

Кроме фундаментального интереса, распределяя запутанные частицы на большие расстояния можно реализовать протоколы квантовой телепортации или прямой защищенной квантовой связи. Это необходимо для безопасной передачи данных.

Увеличить расстояние для передачи запутанных частиц на поверхности Земли достаточно трудно. С каждым новым метром оптического пути сигнал затухает, а большинство экспериментов основано на передаче одиночных фотонов. По оценкам авторов работы, для двух оптоволоконных плеч, каждое длиной 600 километров, оба запутанных фотона будут достигать детекторов с частотой 10-12 раз в секунду, или один раз в 30 тысяч лет. В космосе вероятность рассеивания фотона гораздо меньше — нет ни турбулентных образований в атмосфере, ни дефектов оптоволокна.

https://nplus1.ru/news/2017/06/15/quantum-satellite