Svet bol svedkom úžasného rastu internetu s pokrokom v používaných typoch pripojenia. Odteraz je optický internet najrýchlejším médiom s rýchlosťou až 3 000 Mbps a obrovskou šírkou pásma.
je madrid otvorený pre cestovanie
To je možné pomocou silikónových čipov, ktoré sa používajú spolu s typom média na prenos dát. Renomované internetové spoločnosti ako napr Xfinity internet ponúkajú prvotriedne optické a káblové internetové služby s vysokou rýchlosťou.
Teraz sa však pozornosť sústreďuje na rozvoj kvantového internetu s použitím diamantov. Áno, je to tak, diamantové kryštály sa dajú použiť na rozvoj diaľkových internetových pripojení, ktoré poskytnú obrovskú rýchlosť pre veľké dátové prenosy. Takže, o čo ide? Uvidíme to v tomto článku. Poďme začať:
Čo je kvantový internet?
Aby sme pochopili tento koncept, musíme vidieť, ako tento koncept vznikol. Točí sa okolo myšlienky zapletenia. „Strašidelná akcia na diaľku,“ ako ho nazval Albert Einstein, zapletenie je koncept, v ktorom možno použiť diamantové kryštály na udržanie informácií vo vzdialenosti 3 metrov od seba.
Merací stav jedného kvantového bitu alebo qubitu zafixuje druhý stav v spleti, čo vedie k výmene informácií, ktoré možno použiť na výmenu údajov na veľké vzdialenosti. Inými slovami, diamantové kryštály môžu byť použité na vytvorenie spojenia, ktoré by využívalo zapletenie.
Ako by fungoval kvantový internet?
Ako už bolo zdôraznené vyššie, kvantový internet bude na prenos údajov používať zapletenie. K javu dôjde s využitím zapletených fotónov. Tieto fotóny by zase použili vláknovú optiku na zamotanie qubitov.
Výsledkom by bola super rýchla a bezpečná komunikácia používaná najmä na doručovanie údajov a softvéru pre kvantové počítače na veľké vzdialenosti. Okrem toho bude oveľa jednoduchšie škálovať veci v porovnaní s inými formami pripojenia.
Použitie chybných diamantov a kvantových opakovačov
Tajomstvom procesu je generovanie fotónov z kvantových svetelných zdrojov. Chybné diamanty alebo označované ako uhlíkové mriežky môžu byť nahradené atómami dusíka. Výsledkom je, že na spinovom stave elektrónov sa môžu generovať qubity.
Výskumníci pracujúci na tomto fenoméne používajú laser na zapletenie qubitov pri teplote 10 Kelvinov. Je však nevyhnutné, aby sa zhromažďovali v kábloch z optických vlákien, kde sa zapletú.
Hoci tento proces nie je podľa mnohých efektívny, stále môže priniesť skvelé výsledky. Najmä v prípade budovania kvantových opakovačov. Kvantové opakovače by umožnili prenos údajov na veľké vzdialenosti prostredníctvom kvantovej komunikácie.
Vláknová optika absorbuje svetlo a ďalšie zvýšenie rýchlosti by zničilo zapletenie. Preto by použitie kvantových opakovačov zabránilo tomuto prípadu, čo by umožnilo zapletenie na báze fotónov zostať spojené aj na veľké vzdialenosti.
Proces generovania fotónov
Fotóny sú vytvárané pomocou diamantových nanoštruktúr prostredníctvom procesu sofistikovanej nanofabrikácie. Pomocou experimentálnych špecifických protokolov boli výskumníci schopní minimalizovať šum elektrónov, ktorý predtým rušil prenos údajov.
Okrem toho boli fotóny emitované so stabilnou frekvenciou a rýchlosť komunikácie sa môže výrazne zvýšiť až na 1000-násobok. Diamantové nanoštruktúry, ktoré sú 1000-krát tenšie ako ľudské vlasy, sa používajú na priamy prenos fotónov do sklenených vlákien.
Predtým bol povrch materiálu počas výroby poškodený na atómovej úrovni, čím sa zvýšil elektrónový šum a skreslenie. Pri diamantoch však vysoká hustota dusíka chráni generované svetelné častice, čo vedie k úspešnému kvantovému zapleteniu.
Prečo nepoužívať iónové a atómové systémy?
Okrem použitia chybných diamantov sa za možnosti považujú aj iónové a atómové systémy. Tieto sú pokročilejšie a majú záznam 14 zapletených qubitov. Aby však systém fungoval, je potrebné, aby ióny boli zachytené vo vákuu.
Ale v prípade diamantov výskumníci pozorovali významné výhody, ktoré považovali tento proces za efektívny. Pre začiatok, na rozdiel od iónového systému, qubity možno ľahko udržiavať pri izbovej teplote.
Stáva sa to kvôli uhlíkovej mriežke, ako bolo vysvetlené vyššie, ktorá chráni fotóny pred magnetickými poľami alebo vibráciami. Okrem toho výskumníci tiež poznamenali, že akékoľvek qubity diamantového voľného miesta môžu byť prenesené do akéhokoľvek susedného jadra atómov uhlíka alebo dusíka.
Preto by sa vytvorilo pole pamäťových qubitov, ktoré by existovali niekoľko sekúnd, aj keď qubity diamantového voľného miesta existujú iba 10 ms. Inými slovami, existencia týchto qubitov v sekundách by bola z hľadiska kvantových výpočtov relevantná na večnosť.
Okrem toho je vytvorenie stoviek iónových pascí pre tento proces náročné. Skôr je vytváranie zostáv pevných diamantových triesok oveľa jednoduchšie a prístupnejšie pre tento proces.
Budúce aplikácie
Záver vyvodený z experimentov ilustruje uskutočniteľnosť diamantov pri vytváraní kvantových počítačov. Na vývoj a implementáciu pozorovaní a záverov vyvodených z uvedených experimentov do praktických fáz je však potrebné ďalšie štúdium a hodnotenie fyzikálnych procesov.
