04 август 2021
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Какво представляват квантовите мрежи?

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 23 юни 2021 в 00:01 50510
Кредит: Department of Energy's Office of Science

Днешният интернет ни свързва в световен мащаб. Той изпраща пакети с информация, които пренасят нашите комуникации в класически сигнали - изпращани от изблици на светлина през оптични влакна, електрически през медна жица или от микровълни, за да осъществят безжичните връзки. Той е бърз и надежден. 

Тогава защо трябва да се разработва квантов интернет, който използва единични фотони за носители на информация?

Защото има нови научни области за изследване. Квантовата физика управлява областта на много малките. Позволява ни да разберем - и да използваме в наша полза - уникалните квантови явления, за които няма класически аналог. Можем да използваме принципите на квантовата физика, за да проектираме сензори, които правят по-прецизни измервания, компютри, които симулират по-сложни физически процеси, и комуникационни мрежи, които сигурно свързват тези устройства и създават нови възможности за научно откритие.

Квантовите мрежи използват квантовите свойства на фотоните за кодиране на информация. Например фотоните, поляризирани в една посока (например в посоката, която ще им позволи да преминат през поляризирани слънчеви очила), са свързани със стойност 1, а фотоните поляризирани в обратна посока (така че да не преминават през слънчевите очила) са свързани със стойност 0. Изследователите разработват квантови комуникационни протоколи, за да формализират тези асоциации, позволявайки на квантовото състояние на фотоните да пренася информация от подател до получател чрез квантова мрежа.

Квантовите мрежи използват уникални квантови явления като суперпозициязабрана за клониране (невъзможност да се създаде идеално копие на произволно неизвестно квантово състояние) и квантово вплитане, които не са достъпни за класическите мрежи. Преди фотонът да бъде измерен, той съществува в суперпозиция на всичките му възможни квантови състояния, всяко със съответна вероятност. Измерването избира едно от тези състояния. Всъщност квантовото състояние на фотона не може да бъде измерено, без да предизвика смущение, което да издаде, че е имало такъв опит. Също така не може да се копира произволно неизвестно квантово състояние - не се допуска клониране. Правилно проектираната и експлоатирана квантова мрежа има присъща сигурност.

Но ако фотонът не може да бъде копиран, как може да се усили комуникацията, за да достигне до отдалечени получатели? Това е мястото, където феноменът квантово вплитане влиза в картината. Квантовото състояние на всеки вплетен фотон има връзка с това на вплетените му партньори, независимо от разстоянието поежду им. Разработват се квантови мрежови усилватели, които използват вплитане, за да разширят обхвата на квантовите мрежи.

Дали възникващият квантов интернет ще направи днешния класически интернет остарял? Въобще не. Силните страни на квантовите мрежи допълват тези на класическите мрежи. Ще извлечем най-голямата полза в дългосрочен план, като включим както класически, така и квантови мрежи в интернет с възможности, които надхвърлят възможностите на двете технологии поотделно.

Източник: Science Made Simple: What Are Quantum Networks?, U.S. Department of Energy


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Физика
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.