Seneste eksperiment viste, at kvante-besked kan overføre langt hurtigere end classic

Kvante-computere er stadig en drøm, men den æra af quantum kommunikation har allerede ankommet. Et nyt eksperiment udført i Paris, viste det sig, at quantum besked er overlegen i forhold til de klassiske metoder af information.

"Vi var de første til at påvise en quantum fordel i at sende oplysninger, som er nødvendige for, at de to parter til at fuldføre opgaven," siger Eleni Diamanti, elektroingeniør fra Universitetet i Sorbonne og co-forfatter af undersøgelsen.

Det Forventes, at quantum maskiner — som bruger kvantemekaniske egenskaber af stof til at indkode information — vil revolutionere computing. Men fremskridt på dette område har været meget langsom. Mens teknikere arbejder på at skabe en elementær quantum computere, teoretikere er konfronteret med en mere grundlæggende hindring: de kunne ikke bevise, at klassiske computere aldrig vil være i stand til at udføre opgaver, der kvante-computere. Sidste sommer, for eksempel, den fyr fra Texas har vist, at et problem, der længe har været anset for at være løst på en kvante-computer, kan hurtigt løses, og til det klassiske.

Velkommen til quantum alder

Men, inden for kommunikation (ikke computation) fordele ved den kvantemekaniske tilgang kan blive bekræftet. Mere end ti år siden, har forskere bevist, at, i det mindste i teorien, quantum meddelelse overskrider den klassiske metoder for at sende beskeder til bestemte opgaver.

" der hovedsagelig beskæftiger sig med beregningsmæssige opgaver. En af de store plusser er, at i tilfælde af kommunikative opgaver beviselige fordele".

I 2004, Iordanis Kerasidis, co-forfatter Diamanti, og de to forskere har præsenteret et scenarie, hvor en person, der var nødt til at sende oplysninger til en anden, at den anden person kan besvare et bestemt spørgsmål. Forskere har vist, at en kvante-kredsløb kan udføre den opgave, at overføre eksponentielt mindre information end en klassisk system. Men quantum ordning, hvor de blev introduceret, var rent teoretisk, og der er langt ud over den teknologi af tiden.

"Vi var i stand til at bekræfte denne quantum fordel, men for at realisere den kvante-Protokollen var yderst vanskeligt," siger Ceramider.

Det Nye arbejde er en modificeret version af scriptet, som Ceredigion og hans kolleger. Som sædvanlig, henvises til de to enheder, som Alice og Bob. Alice har et sæt af nummererede bolde. Hver bold er i tilfældigt farvet rød eller blå. Bob ønsker at vide, om en bestemt par af bolde, der er tilfældigt valgt, samme farve eller forskellige. Alice vil sende til Bob den mindste mængde af informationer som muligt, og samtidig sikre, at Bob kan besvare dit spørgsmål.

Dette problem kaldes "pattern matching problemet". Det er vigtigt for kryptering og digital valuta, hvor brugere ofte ønsker at dele information uden at afsløre alt, hvad de ved. Det er også perfekt viser fordelene ved quantum kommunikation.

Du kan ikke bare sige, at jeg ønsker at sende en film eller noget på størrelse med en Gigabyte og koder det til en kvante-tilstand, og forventer at finde quantum fordel, siger Thomas Vidic, en datalog fra California Institute of technology. "Vi er nødt til at overveje en mere subtil opgaver."

Efter en klassisk løsning på problemet med at matche, Alice har til at sende Bob mængden af oplysninger, der er proportional med kvadratroden af antallet af bolde. Men den usædvanlige karakter af quantum information skabe mulighed for en mere effektiv løsning.

I laboratoriet system, der anvendes i det nye arbejde, Alice og Bob, der kommunikerer med hjælp af laser pulser. Hver puls repræsenterer en bold. De impulser passerer gennem en stråledeler, som sender halvdelen af hver puls, at Alice og Bob. Når en puls, når Alice, at hun kan flytte fase af laser puls til at kode information om hver bold, afhængigt af dens farve, rød eller blå.

I Mellemtiden, Bob koder information om par bolde at han var interesseret i hans halvdel af laser pulser. Så er der pulser, er konvergere i en anden stråledeler, hvor de forstyrrer hverandre. Den mønster af forstyrrelser skabt af de pulser, afspejler forskelle i, hvordan flyttet fase af hver puls. Bob kan læse mønster af indblanding i den nærmeste detektor af fotoner.

Indtil det øjeblik, hvor Bob "læse" en laser besked fra Alice ' s quantum besked Alice kan besvare ethvert spørgsmål, om hvilket som helst par. Men processen med at læse en quantum besked ødelægger det, og Bob modtager oplysninger, kun et par bolde.

Denne ejendom quantum information — at det kan læses på forskellige måder, men i sidste ende vil det være kun læse ét — reducerer mængden af oplysninger, der kan videregives til at løse de matchende prøve. Hvis Alice sender Bob 100 klassiske bits at han var i stand til at besvare dit spørgsmål, kan udføre den samme opgave med de omkring 10 qubits, eller kvante-bit.

Det er et bevis på det princip, du har brug at opbygge en ægte quantum netværk, siger Graham Smith, en fysiker fra JILA i boulder, Colorado.

Et Nyt eksperiment — til-en-triumf over de klassiske metoder. Forskerne startede eksperimentet vide præcis, hvor meget information, du har brug for at passere den klassiske måde at løse problemet på. Så dehar på overbevisende måde demonstreret, at quantum værktøjer hjælpe med at løse den mere kompakte.

Dette resultat giver også en alternativ rute for at opnå langsigtede mål i datalogi: bevis for, at kvante-computere, der er overlegen i forhold til klassisk.

Hvornår tror du, vi vil have desktop quantum computere? Fortæl os i vores