Исследователям из Национального университета Сингапура удалось успешно продемонстрировать явление квантовой запутанности, созданное при помощи миниатюрного оборудования, размещенного на борту крошечного наноспутника стандарта CubeSat, двигающегося по кольцевой околоземной орбите. Устройство, размещенное внутри наноспутника, способно вырабатывать пары запутанных (связанных на квантовом уровне) фотонов, которые в будущем могут стать основой более быстрого и безопасного «квантового Интернета».
Квантовая запутанность — это призрачное явление, возникающее тогда, когда две квантовые частицы за счет специального воздействия становятся тесно взаимосвязанными друг с другом. Изменение состояния любой из запутанных частиц моментально проявляется в виде изменения состояния второй частицы, при этом, эти частицы может разделять сколь угодно большое расстояние. Квантовая запутанность будет действовать, даже если частицы находятся на противоположных краях нашей Вселенной, что ставит несколько «неудобных» вопросов перед классической физикой.
С точки зрения Общей теории относительности Альберта Эйнштейна, ничто во Вселенной не может двигаться быстрее скорости света, но это правило, по всей видимости, не касается информации, передаваемой при помощи квантовой запутанности. В свое время эта идея крайне расстроила самого Эйнштейна, который назвал квантовую запутанность «призрачным действием на расстоянии».
Тем не менее, парадоксальное явление квантовой запутанности уже давно наблюдается учеными в лабораторных условиях и даже используется кое-где на практике. Однако, для его создания ранее использовалось достаточно громоздкое оборудование и теперь исследователям из Сингапура удалось выполнить работу по кардинальной минимизации генератора запутанных фотонов.
Новый мини-спутник получил название SpooQy-1, которое является прямой ссылкой на известную и упомянутую выше фразу Альберта Эйнштейна. Заключенное в нем устройство способно генерировать пары запутанных фотонов, проводя свет синего полупроводникового лазера через кристаллы, обладающие нелинейными оптическими свойствами. Отметим, что спутник SpooQy-1 является не первым в истории «квантовым спутником», эта честь принадлежит китайскому искусственному спутнику под названием Micius, при помощи которого уже была осуществлена передача квантовой информации на рекордное расстояние.
Но наноспутник SpooQy-1 гораздо меньше полноразмерного спутника Micius, вес которого составляет 600 килограмм. Спутник SpooQy-1 относится к классу CubeSat, его вес не превышает 2.6 килограмм, а его размеры составляют 20 на 10 и на 10 сантиметров. Создание и запуск этого наноспутника в космос является демонстрацией того, что сейчас уже в наших силах дело создания малогабаритных, энергоэффективных и надежных квантовых технологий, ведь, как показала практика, спутник SpooQy-1 сохраняет работоспособность при значительных колебаниях температуры и при воздействиях на него других неблагоприятных космических факторов.
«В будущем подобные системы могут стать частью глобальной квантовой сети передачи данных, связывая между собой наземные коммуникационные станции и другие космические аппараты» — пишут исследователи, — «Вырабатываемые нашей системой запутанные фотоны могут использоваться для самых различных целей, начиная от технологии квантового распределения ключей шифрования до полностью безопасной передачи квантовых данных при помощи явления квантовой телепортации».
