Çin dünya rekorunu kırdı! "Mozi" 1203 kilometrelik foton dolaşımı elde etti, Pan Jianwei'nin ekibi ultra güvenli iletişim engellerini aştı
Piyasaya sürüldükten tam 10 ay sonra, "Mozi" nihayet tekrar iyi haberler aldı. 15 Haziran'da, yerel saatle "Science" dergisinin ön sayfasında, Çin'in "Mozi" kuantum uydusunun ilk kez binlerce kilometre kuantum dolanmaya ulaştığı haberi yayınlandı. 144 kilometrelik en yüksek kuantum iletim mesafesinin bir önceki kaydı ile karşılaştırıldığında, bu sıçrama kesinlikle güvenli kuantum iletişiminin pratikliğe daha yakın olduğu anlamına geliyor.
Şekil "Science" dergi kapağı
Anlayışa göre, Bu kez kuantum sinyalleri alan iki yer istasyonu Qinghai'deki Delingha İstasyonu ve Lijiang, Yunnan'daki Gaomei Antik İstasyonu.İki yer birbirinden 1203 kilometre uzaklıkta ve uydunun çalışma yüksekliği yaklaşık 500 kilometre. Ve sadece 5 dakikalık zaman aralığı Bu süre boyunca araştırma ekibi, iki yerin uyduların gönderdiği sinyalleri aynı anda alabilmesini sağlamalı, emek karşılığını vermiş ve deney tam anlamıyla başarılı olmuştur.
Aslında, geliştirmeden bu yana "Mozi" nin üstün yetenekleri ortaya çıktı. O sırada, saniyede bir kez kuantum dolanma verimliliği elde edildi ve bu, başlangıçta beklenenden 10 kat daha hızlıydı. Ve "Mozi" ekibinin başkanı Pan Jianwei, anahtarlar oluşturmak için kuantum dolaşıklık teknolojisini kullanarak deneylere çoktan başladıklarını, ancak deneylerin sonuçlarını açıklamaya hazır olmadıklarını söyledi.
Şekil Kuantum uyduların çalışması
Uzun zamandır kuantum dolaşıklığı, gizemli bir fenomen olarak fizik alanıyla sınırlı kaldı. Kuantumun bir süperpozisyon durumuna girmesi olarak tezahür eder, yani kuantum özellikleri aynı anda farklı durumlardadır. Schrödinger'in kedisi gibi, aynı anda iki yaşam ve ölüm durumu olabilir. Fizikçiler, elektronlar ve fotonlar gibi çeşitli parçacıkların ve süper iletken devreler gibi büyük ölçekli uygulamaların birbirine dolanmasını başarıyla başardılar.
Teorik olarak, dolaşık durumdaki nesneler ayrılsa bile, kararsız kuantum durumları, biri ölçülene veya bozulana kadar belirli bir bağlantıyı sürdürür. İnsan ölçümü aynı anda diğerinin durumunu belirleyebilir ve bu sonuç, mesafe ne kadar uzak olursa olsun işe yarayacaktır. Fikir sağduyuya aykırı gibi görünse de, Einstein bile bir zamanlar onu "uzaktan ürkütücü eylem" (uzaktan ürkütücü eylem) olarak adlandırmıştı.
Ancak 1970'lerden beri fizikçiler artan mesafenin olası etkilerini incelemeye başladılar. 2015 yılında çok karmaşık bir deney yapıldı, Elektronların 1,3 kilometre uzaklıkta dolaşık durumda ölçümü, bu "uzak hayalet hareketin" gerçek olduğunu doğruladı.
Temel teorik araştırmaya ek olarak, kuantum dolanmasının en önemli özelliği, geniş uygulama beklentilerinde yatmaktadır.En önemli şey, bilgisayar korsanlarını önlemek ve gizlilik düzeyini artırmaktır. Uzun mesafeli kuantum dolaşıklığı, güvenli iletişim için "kuantum anahtarı" dır. Şifrelenmiş bilgileri kırmaya yönelik herhangi bir girişim, paylaşılan anahtara müdahale edecek ve ardından muhabire kendi bilgi güvenliğine dikkat etmesini hatırlatacaktır.
Ama zor soru şu: Dolaşık durumdaki kuantum, hava gibi bir ortamdan geçerken keskin bir şekilde bozulacaktır. Bu nedenle, mevcut kuantum anahtarının en uzun mesafesi yalnızca birkaç yüz kilometredir. Çözüm olarak, Kuantum tekrarlayıcılar kuantum sinyallerini yükselterek ağın kapsamını genişletebilir, ancak bu teknoloji henüz olgunlaşmamıştır. Pek çok fizikçi, kuantum sinyallerini uydular aracılığıyla neredeyse vakum uzay ortamında iletmeyi hayal ediyor.
İspanya Ulusal Enstitüsünden bir bilim adamı olan Verónica Fernández Mármol, "Dünyanın dört bir yanına sinyal gönderen uydularınız olduğunda, her şey yolunda." Dedi. "Kuantum uydularının sıçraması, fiber optik iletimde karşılaştığımız tüm sorunları çözdü."
Şekil İspanyol bilim adamı Verónica Fernández Mármol
Ve bu hedefe ulaşan, Çin'in Pan Jianwei ekibiydi. Antik Çinli filozofların adını taşıyan bu kuantum uydunun toplamda yaklaşık 100 milyon ABD dolarına mal olacağı ve tamamlanmasının ardından Çin'in bu alandaki rekabet gücünü büyük ölçüde artıracağı ve Amerika Birleşik Devletleri ile eşit konumda olacağı bildirildi.
Ancak deneysel işlemin kendisi kolay değildir Bu deneyde araştırma ekibi uydudaki özel bir kristale lazer ışını ateşledi. Kristal, zıt polarizasyon yönlerine sahip bir çift dolaşık foton salgılar; daha sonra, iki foton 1203 kilometre uzaklıktaki Delingha ve Lijiang'a yayılır. Tibet'in yüksek dağlarında, ince hava fotonların zayıflama olasılığını azaltır. Bu hafta ekip, aynı anda 1000 foton çifti ölçtüğünü ve zıt polarizasyon yönünün logaritmasının beklenen rastgele logaritmadan çok daha fazla olduğunu tespit ettiğini bildirdi, bu nedenle "kuantum dolaşıklığı" nın mesafe kaydını yenilemeye karar verildi.
Bu süreçte araştırma ekibi birçok engeli aşmalıdır, örneğin, Uydu uzayda saniyede yaklaşık 8 kilometre hızla uçuyor ve bilim insanlarının uydu tarafından geri gönderilen foton ışınını yer istasyonuna odaklamanın yollarını bulması gerekiyor. Singapur Ulusal Üniversitesi'nde fizikçi olan Alexander Ling, "Bu çok zorlu bir görev ve denemeye değer" dedi. Ancak Ling, Pan Jianwei'nin ekibi, uydudan gönderilen her 6 milyon foton için yalnızca bir foton kurtardı.Bu performans, yer deneylerinden çok daha iyi olsa da, kuantum iletişiminden pratik uygulamalara kadar hala çok uzak.
Şekil Singapurlu fizikçi Alexander Ling
Pan Jianwei, Çin Bilimler Akademisi'nin Ulusal Uzay Bilimi Merkezi'nin, daha güçlü ve daha az kirlilik ışınları yayabilen ve hatta güneş ışığı altında tespit edilebilen daha fazla uydu fırlatmayı deneyebileceğini umuyor ("Mozi" şu anda yalnızca gece ortamında mevcuttur. İş).
"Önümüzdeki 5 yıl içinde, gerçekten pratik bazı kuantum uyduları başlatmayı planlıyoruz", Dedi.
Aynı zamanda Pan Jianwei, daha uzun dalga boylarına ve daha fazla adıma sahip fotonlar gerektiren yer istasyonuna bir kuantum anahtarı iletmek için "Mozi" yi kullanacak. Ek olarak, Pan Jianwei'nin ekibi Çin ve Avusturya'daki uzay istasyonları arasında kıtalararası kuantum anahtarlarını iletecek ve Tibet Gözlemevi ile uzay uyduları arasında kuantum uydudan yere iletişim kurmayı planlıyor.
Şekil Pan Jianwei ve ekibi
Diğer ülkeler ve bölgeler de kuantum uzay deney araştırma ve geliştirmelerini hızlandırıyor: Ling, iki uydu arasında kuantum bilgisi göndermek için bir projede Avustralyalı fizikçilerle işbirliği yapıyor; Kanada Uzay Ajansı kısa süre önce küçük kuantum uydularının araştırma ve geliştirmesini finanse edeceğini duyurdu. Proje; Avrupalı ve Amerikalı araştırma ekipleri kuantum aletlerini Uluslararası Uzay İstasyonu'na getirmeyi planlıyor.
Avrupa Uzay Ajansı'nın kuantum uydu araştırma ve geliştirme programını destekleyen Avusturyalı bir fizikçi olan Anton Zeilinger, Deneysel hedeflerinden biri, kuantum dolanıklığının yerçekimi alanından etkilenip etkilenmeyeceğini test etmektir; bu, bir fotonun durumu ile onun kuantum dolaşık nesnesinin yörünge zayıf yerçekimi ortamında karşılaştırılmasıyla elde edilebilir. Ve bu tür deneyler nadirdir.
Şekil Avusturyalı fizikçi Anton Zeilinger
Zeilinger, Pan Jianwei'nin "Çin'in doğru kararı verdiğini" kanıtladığına inanıyor. "Kişisel olarak internetin geleceğinin kuantum teorisine dayanacağını düşünüyorum" Dedi.
Sonuç olarak, kuantum iletişim uydusunun sonuçları büyük önem taşıyor.Bu sadece kuantum halinin hala çok uzun mesafelerde (1203 kilometre) dolanma özelliklerini koruduğunu kanıtlamakla kalmıyor, aynı zamanda yerdeki optik fiberler aracılığıyla önceki iletim kaydını da tazeliyor. daha önemlisi, Bu deney, uydu temelli kuantum iletişim modunun uygulanabilirliğini doğruladı Teoride, dünyadaki herhangi iki yer, kuantum güvenli iletişim için uyduları kullanabilir ve gelecekte daha uzak kuantum güvenli iletişimin temelini atabilir. Geniş dinamik aralık ve yüksek kararlılığa sahip uydu kontrol teknolojisinin geliştirilmesiyle, küresel kuantum uydu iletişimi vizyonu daha net hale geldi.
