Ein zukünftiges Quanten-Internet vorstellen

The Absurdity of Detecting Gravitational Waves (Kann 2019).

Anonim

Das Quanten - Internet, das durch das Prinzip der Quantenverschränkung miteinander verknüpfte Teilchen verbindet, ist wie die Anfänge des klassischen Internets - niemand kann sich vorstellen, was es nutzen könnte, so Professor Ronald Hanson von der Technischen Universität Delft Niederlande, deren Team als erstes bewiesen hat, dass das Phänomen dahinter real ist.

Sie sind berühmt dafür, zu beweisen, dass Quantenverschränkung real ist, als Sie 2015 zwei Teilchen, die 1, 3 Kilometer voneinander entfernt waren, miteinander verbunden haben. Das Hauptziel Ihrer Arbeit war jedoch immer, verschränkte Teilchen zu einem "Quanten-Internet" zu verbinden. Was könnte uns ein solches Netzwerk ermöglichen?

Eines der Dinge, die wir tun könnten, ist, einen Schlüssel zu generieren, um Nachrichten mit dem Quanten-Internet zu verschlüsseln. Die Sicherheit dieses Schlüssels würde nun auf dieser Eigenschaft der Verschränkung beruhen, und dies sind im Grunde die Eigenschaften der Gesetze der Physik.

Sie erhalten ein Kommunikationsmittel, dessen Sicherheit durch physikalische Gesetze garantiert wird, anstatt durch Annahmen, dass niemand in der Lage ist, Ihren Code zu hacken.

Das ist wahrscheinlich die erste echte Anwendung, aber es gibt viele, viele weitere Anwendungen, über die Leute nachdenken, wo diese Idee der Verschränkung, diese unsichtbare Verbindung aus der Entfernung, tatsächlich hilfreich sein könnte. Zum Beispiel haben Menschen berechnet, dass Sie die Grundlinie von Teleskopen mit Quantenverschränkung erhöhen können. Zwei Teleskope, die weit voneinander entfernt sind, könnten also eine bessere Präzision haben, als jeder einzelne davon hätte. Man könnte sich vorstellen, dieses Quanten-Internet zu nutzen, um Verschränkungen zwischen Atomuhren an verschiedenen Orten auf der Welt zu erzeugen, und dies würde die Genauigkeit der Zeitmessung lokal erhöhen.

Also das Quanten-Internet ist in erster Linie ein Werkzeug für die Verschlüsselung?

Es gibt noch kein Quanten-Internet. Und wenn man an die Zeit zurückdenkt, als die Leute das klassische Internet entwickelten, glaube ich nicht, dass irgendjemand wirklich über die Anwendungen nachdachte, für die wir es gerade benutzen.

Die ersten wirklichen Benutzer des Internets waren wie: "Ok, da ist ein großer Computer irgendwo an einem Ort, und ich bin am anderen Ort, und ich möchte diesen Computer wirklich benutzen, weil sie sehr teuer sind, also wie kann ich machen Nutzung des Computers aus der Ferne? Nun, ich brauche ein Internet, um sich damit zu verbinden. "

Und jetzt nutzen wir das Internet ganz anders. Wir sind alle Teil dieser riesigen globalen Informationsautobahn. Und ich denke, dass mit dem Quanten-Internet einige der gleichen Dinge passieren könnten. Es ist sehr schwierig, sich vorzustellen, was wir damit tun könnten, und ich denke, es ist noch schwieriger als mit dem klassischen Internet, weil dieses Konzept der Quantenverschränkung so kontraintuitiv ist, dass es nicht einfach ist, mit deiner Intuition Anwendungen zu finden dafür.

Wie stellen Sie sich das Quanten-Internet vor? Wie würden wir es benutzen?

Das Quanten-Internet ermöglicht es Ihnen, einige Extras zu tun, einige Dinge, die Sie mit dem normalen Internet, das wir haben, nicht tun können. Auf der anderen Seite ist es auch viel schwieriger zu implementieren und viel teurer in Bezug auf die Verwendung.

Ich stelle mir vor, dass Sie am Ende, wenn Sie die meiste Zeit im Internet surfen, das klassische Internet verwenden, und wenn Sie ein zusätzliches Feature benötigen, das Quantenverschränkung erfordert, dann verwenden Sie die parallele Quanteninfrastruktur, die auch eingeschaltet ist das Internet, um die Funktionalität zu erhalten, die Sie haben möchten. Es wird also kein Ersatz für das klassische Internet sein, aber es wird etwas hinzugefügt werden.

Im Jahr 2014 haben Sie angekündigt, dass Sie Partikel in einem Abstand von drei Metern miteinander verbinden und Informationen zwischen ihnen teleportieren. In welchem ​​Sinne wurden diese Informationen teleportiert?

Quanten-Teleportation ist die Idee, dass Quantenzustände - und sie enthalten natürlich Informationen - auf der einen Seite verschwinden und dann auf der anderen Seite wieder auftauchen. Interessant ist, dass, da die Informationen nicht auf einem physischen Träger übertragen werden, sie nicht in einem Lichtimpuls kodiert sind - sie wandern nicht zwischen Sender und Empfänger und können daher nicht abgefangen werden. Die Information verschwindet auf der einen Seite und erscheint auf der anderen Seite wieder.

Quanten-Teleportation ist die grundlegendste Operation, die im Quanten-Internet durchgeführt werden kann. Um die Verschränkung über große Entfernungen zu verteilen, teleportieren Sie also die Verschränkung von einem Knoten zum anderen.

In einem klassischen Netzwerk senden Sie Ihr Datenpaket, in dem eine Adresse enthalten ist, und der Router liest diese Informationen aus und sendet sie an den nächsten Knoten. Das wollen wir mit diesen Quantensignalen nicht machen. Wir wollen diese Quantensignale per Teleportation senden, damit sie nicht durch die (optische) Faser gehen müssen; sie verschwinden auf der einen Seite und tauchen auf der anderen Seite wieder auf.

Ihre Arbeit basiert auf diesem verrückten Konzept der Verschränkung. Was ist deine persönliche Meinung darüber, wie Verschränkung funktioniert?

Was ich gelernt habe ist, all meine Intuition loszulassen, wenn ich über Quantenverschränkung spreche. Jede Analogie, die du mit etwas in der Welt, die wir um uns herum sehen, versuchen willst, wird scheitern, weil es ein Quantenkonzept ist und wir Quantenkonzepte in unserem täglichen Leben nicht wirklich sehen. Also habe ich es aufgegeben, eine intuitive Erklärung dafür zu finden, was Verschränkung ist.

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