Svět byl svědkem úžasného růstu internetu s pokrokem v používaných typech připojení. Od nynějška je optický internet nejrychlejší médium s rychlostí až 3000 Mbps a obrovskou šířkou pásma.
To je možné pomocí křemíkových čipů, které se používají vedle typu média pro přenos dat. Renomované internetové společnosti jako např Internet Xfinity nabízí prvotřídní optické a kabelové internetové služby s vysokou rychlostí.
Nyní se však zaměřuje na rozvoj kvantového internetu s použitím diamantů. Ano, je to tak, diamantové krystaly lze použít k vývoji připojení k internetu na dlouhé vzdálenosti, které poskytnou obrovskou rychlost pro přenosy velkých dat. Takže, o co jde? To uvidíme v tomto článku. Pojďme začít:
Co je kvantový internet?
Pro pochopení konceptu musíme vidět, jak tento koncept vznikl. Točí se kolem myšlenky Zapletení. 'Strašidelná akce na dálku,' Jak nazval Albert Einstein, zapletení je koncept, kde lze krystaly diamantu použít k udržení informací ve vzdálenosti 3 metrů.
Měřící stav jednoho kvantového bitu nebo qubitu zafixuje druhý stav v zapletení, což vede k výměně informací, které lze použít pro výměnu dat na velké vzdálenosti. Jinými slovy, diamantové krystaly lze použít k vytvoření spojení, které by využívalo zapletení.
Jak by fungoval kvantový internet?
Jak bylo zdůrazněno dříve, kvantový internet bude pro přenos dat používat zapletení. Jev bude probíhat s využitím entanglovaných fotonů. Tyto fotony by zase využívaly vláknovou optiku k propletení qubitů.
Výsledkem by byla superrychlá a bezpečná komunikace používaná zejména pro doručování dat a softwaru pro kvantové počítače na velké vzdálenosti. Kromě toho bude mnohem snazší škálovat věci ve srovnání s jinými formami připojení.
Použití vadných diamantů a kvantových opakovačů
Tajemstvím procesu je generování fotonů z kvantových světelných zdrojů. Vadné diamanty nebo označované jako uhlíkové mřížky mohou být nahrazeny atomy dusíku. V důsledku toho mohou být generovány qubity na spinovém stavu elektronů.
Výzkumníci pracující na tomto jevu používají laser k proplétání qubitů při teplotě 10 Kelvinů. Je však nutné, aby byly shromažďovány v kabelech z optických vláken, kde se zaplétají.
Ačkoli tento proces není z hlediska mnohých efektivní, přesto může přinést skvělé výsledky. Zejména v případě budování kvantových opakovačů. Kvantové opakovače by umožnily přenos dat na velké vzdálenosti prostřednictvím kvantové komunikace.
Optické vlákno absorbuje světlo a další zvýšení rychlosti by zničilo zapletení. Použití kvantových opakovačů by tedy tomuto případu zabránilo, což by umožnilo zapletení na bázi fotonů zůstat spojené i na velké vzdálenosti.
Proces generování fotonů
Fotony jsou vytvářeny pomocí diamantových nanostruktur prostřednictvím procesu sofistikované nanofabrikace. Pomocí experimentálně specifických protokolů byli vědci schopni minimalizovat šum elektronů, které dříve narušovaly přenos dat.
Kromě toho byly fotony emitovány se stabilní frekvencí a rychlost komunikace se může výrazně zvýšit až 1000krát. Diamantové nanostruktury, které jsou 1000krát tenčí než lidský vlas, se používají k přímému přenosu fotonů do skleněných vláken.
Dříve byl povrch materiálu poškozen na atomární úrovni během výroby, což zvyšovalo elektronový šum a zkreslení. U diamantů však vysoká hustota dusíku stíní generované světelné částice, což vede k úspěšnému kvantovému provázání.
Proč nepoužívat iontové a atomové systémy?
Kromě použití vadných diamantů se zvažují také iontové a atomové systémy. Ty jsou pokročilejší a mají záznam 14 zapletených qubitů. Aby však systém fungoval, musí být ionty zachyceny ve vakuu.
Ale v případě diamantů výzkumníci pozorovali významné výhody, které považovaly proces za efektivní. Pro začátek, na rozdíl od iontového systému, lze qubity snadno udržovat při pokojové teplotě.
To se děje kvůli uhlíkové mřížce, jak bylo vysvětleno dříve, která chrání fotony před magnetickými poli nebo vibracemi. Kromě toho výzkumníci také poznamenali, že jakékoli qubity prázdného diamantu mohou být přeneseny do jakéhokoli sousedního jádra atomů uhlíku nebo dusíku.
Tudíž by to vytvořilo pole paměťových qubitů, které by existovaly po několik sekund, i když qubity diamantové volné pozice existují pouze 10 ms. Jinými slovy, existence těchto qubitů v sekundách by byla relevantní pro věčnost, pokud jde o kvantové výpočty.
Kromě toho je vytvoření stovek iontových pastí pro tento proces obtížné. Vytváření pevných diamantových třískových sestav je spíše pro tento proces mnohem jednodušší a přístupnější.
Budoucí aplikace
Závěr vyvozený z experimentů ilustruje proveditelnost diamantů pro pomoc při vytváření kvantových počítačů. Pro vývoj a implementaci pozorování a závěrů vyvozených z uvedených experimentů do praktických fází je však nutné další studium a hodnocení fyzikálních procesů.
