Ученые продемонстрировали квантовую запутанность на крошечном спутнике, вращающемся вокруг Земли
В области квантовой физики, квантовое запутывание — то, что Эйнштейн назвал «пугающим действием на расстоянии» — выделяется как одно из самых интригующих явлений. И теперь ученым только что удалось успешно продемонстрировать это снова, на этот раз на борту спутника CubeSat, вращающегося вокруг Земли.
Квантовая запутанность — когда две частицы неразрывно связаны на расстоянии, так что одна служит индикатором другой в определенном аспекте. Эта неразрывная связь может однажды стать основой сверхбыстрого, сверхзащищенного квантового интернета.
Таким образом, ученые экспериментируют с квантовой запутанностью во всех видах новых и улучшенных способов — в том числе в космосе.
В этом случае небольшой спутник CubeSat, соответственно называемый SpooQy-1, использовался для получения пар запутанных фотонов с использованием синего лазерного диода и нелинейных кристаллов.
«В будущем наша система может стать частью глобальной квантовой сети, передающей квантовые сигналы приемникам на Земле или на других космических кораблях», — говорит квантовый физик Айтор Виллар из Национального университета Сингапура.
«Эти сигналы могут быть использованы для реализации любого типа приложения квантовой связи, от квантового распределения ключей для чрезвычайно безопасной передачи данных до квантовой телепортации, где информация передается путем репликации состояния квантовой системы на расстоянии».
Достижение впечатляет: это произошло не только в реальном пространстве, но и на оборудовании размером менее 20 см на 10 см и весом менее 2,6 кг.
CubeSat был запущен в прошлом году с Международной космической станции, и был специально разработан таким образом, чтобы защитить запутанный источник фотонов от давления и температуры запуска с Земли, а также от орбиты вокруг нее.
Фотонные пары на борту были запутаны при температуре от 16 до 21,5 градусов по Цельсию.
Кроме того, система была разработана для работы при минимальном потреблении энергии. Размер, надежность и низкое энергопотребление SpooQy-1 — все это примечательны для ученых, исследующих, возможен ли спутниковый квантовый интернет.
В ближайшие пару лет команда надеется поработать над квантовым приемником, который может обмениваться данными со спутником CubeSat, таким образом, и улучшить общую способность устройств CubeSat поддерживать квантовые сети.
«Продвижение к космической глобальной квантовой сети происходит быстрыми темпами», — говорит Вильяр. «Мы надеемся, что наша работа вдохновит нас на следующую волну космических миссий в области квантовых технологий и что новые приложения и технологии могут извлечь выгоду из наших экспериментальных результатов».
Исследование было опубликовано в Optica.
Источники: Фото: 54/5000 SpooQy-1 CubeSat запущен в 2019 году с МКС. (NASA)
