С сетью, которая несет информацию в квантовых свойствах единственных частиц, Вы можете создать безопасные ключи для секретной передачи сообщений и потенциально соединить мощные квантовые компьютеры в будущем. Но ученые думают, что Вам будет нужно оборудование в космосе, чтобы получить глобальную досягаемость.Исследователи из Национального университета Сингапура (NUS) и Университет Стратклайда, Великобритания, стали первым, чтобы проверить в технологии орбиты на основанные на спутнике квантовые узлы сети.
Они поместили компактный перенос устройства компоненты, используемые в квантовой коммуникации и вычислении на орбиту. И это работает: команды сообщают о первых данных в работе, опубликованной 31 мая 2016 в журнале Physical Review Applied.Устройство команды, названный SPEQS, создает и измеряет пары световых частиц, названных фотонами. Результаты пространства показывают, что SPEQS делает пары фотонов с коррелироваными свойствами – индикатор работы.
Руководитель группы Александр Линг, доцент в Центре Quantum Technologies (CQT) в NUS сказал, «Это – первый раз, когда любой проверил этот вид квантовой технологии в космосе».Команда должна была быть изобретательной, чтобы перепроектировать тонкую, настольную квантовую установку, чтобы быть маленькой и достаточно прочной, чтобы управлять в наноспутнике только размером обувной коробки.
Целый спутник весит всего 1,65 килограмма.К запутанности
Создание коррелированых фотонов является предшественником создания запутанных фотонов. Описанный Эйнштейном как «жуткое действие на расстоянии», запутанность – связь между квантовыми частицами, которая предоставляет безопасность коммуникации и власть к вычислению.Профессор Артур Экерт, директор CQT, изобрел идею использовать запутанные частицы для криптографии. Он сказал, «Алекс и его команда берут запутанность, буквально, к новому уровню.
Их эксперименты проложат дорогу, чтобы обеспечить квантовую коммуникацию и распределенное квантовое вычисление в глобальном масштабе. Я рад видеть, что Сингапур – один из мировых лидеров в этой области».Уже существуют местные квантовые сети. Трудная команда Линга стремится решать, предел расстояния.
Потери ограничивают квантовые сигналы, посланные через воздух на уровне земли или оптоволокно к нескольким сотням километров – но мы могли бы в конечном счете использовать запутанные фотоны, излученные от спутников, чтобы соединить пункты на противоположных сторонах планеты. Хотя фотоны от спутников все еще должны переместиться через атмосферу, хождение от начала до конца примерно эквивалентно идущим только 10 километрам на уровне земли.
Первое устройство группы – технологический первооткрыватель. Это берет фотоны от лазера BluRay и разделяет их на два, затем измеряет недвижимость пары, все на борту спутника.
Чтобы сделать это, это содержит лазерный диод, кристаллы, зеркала и датчики фотона, тщательно выровненные в алюминиевом блоке. Это сидит сверху 10 сантиметров 10-сантиметровой печатной платой, заполненной электроникой контроля.
Через ряд тестов перед запуском – и один неудачный инцидент – команда стала более уверенной, что их дизайн мог пережить запуск ракеты и сделать интервалы между условиями. У команды было устройство в Орбитальных 3 ракетах в октябре 2014, которые взорвались на стартовой площадке. Спутник, содержащий то первое устройство, был позже найден на неповрежденном пляже и все еще в рабочем состоянии.
Будущие планыДаже с успехом более свежей миссии, глобальная сеть – все еще несколько этапов далеко. Дорожная карта команды призывает к серии запусков со следующей Space Bound SPEQS, намеченный, чтобы произвести запутанные фотоны. SPEQS обозначает Маленькую Запутывающую Фотон Квантовую Систему.
С более поздними спутниками исследователи попытаются послать запутанные фотоны в Землю и в другие спутники. Команды работают со стандартом наноспутники «CubeSat», которые могут получить относительно дешевые поездки в космос как балласт ракеты.
В конечном счете завершение глобальной сети означало бы иметь флот спутников в орбите и множестве наземных станций.Тем временем квантовые спутники могли также провести фундаментальные эксперименты – например, проверив запутанность по расстояниям, больше, чем Земные ученые могут справиться. «Мы достигаем пределов того, как точно мы можем проверить квантовую теорию на Земле», сказал соавтор доктор Дэниел Ои в Университете Стратклайда.