Kvantdatorer är fortfarande en dröm, men era av kvantkommunikation har redan kommit. Ett nytt experiment som utfördes i Paris, visade att den kvantmekaniska budskap är överlägsen de klassiska metoderna för överföring av information.
“Vi var först med att visa ett stort övertag i överföring av information, som är nödvändig för de två parterna att slutföra uppgiften, säger Eleni Diamanti, en elektrisk ingenjör från Universitetet i Sorbonne och co-författare av studien.
Det förväntas att quantum maskiner — vilket använda kvantmekaniska egenskaper hos materia för att koda information — kommer att revolutionera computing. Men framstegen på detta område har varit mycket långsam. Medan tekniker arbetar för att skapa en elementär kvantdatorer, teoretiker står inför en mer grundläggande hinder: de kunde inte visa att klassisk datorer kommer aldrig att kunna utföra uppgifter som kvantdatorer. Förra sommaren, till exempel, killen från Texas har visat att ett problem som länge har ansetts kunna lösas enbart på en kvantdator kan lösas snabbt och det klassiska.
Välkommen till quantum ålder
Dock, när det gäller kommunikation (inte beräkning) fördelar av kvalitativt synsätt kan bekräftas. Mer än tio år sedan, forskare visat att, åtminstone i teorin, kvantkommunikation överstiger den klassiska metoder för att skicka meddelanden till vissa uppgifter.
“Människor engagerade i beräkningsuppgifter. En av de stora plus är att i fall av kommunikativa uppgifter fördelar bevisbara”.
I 2004, Iordanis Kerasidis, co-författare Diamanti, och två forskare presenterade ett scenario där en person var tvungen att skicka information till en annan att den andra personen skulle svara på en specifik fråga. Forskare har visat att ett stort krets kan utföra uppgiften, överföra exponentiellt mindre information än det klassiska systemet. Men kvantmekaniska system, som de införde, var rent teoretisk och långt bortom tekniken.
“Vi kunde bekräfta detta stora fördel, men för att förverkliga quantum Protokollet var extremt svårt, säger Ceramides.
Det nya arbetet är en modifierad version av skriptet som tillhandahålls av Ceredigion och hans kollegor. Som vanligt hänvisar vi till två enheter, Alice och Bob. Alice har en uppsättning av numrerade bollar. Varje boll är slumpmässigt färgade röda eller blå. Bob vill veta om ett visst par bollar, slumpmässigt utvalda, samma färg eller olika. Alice vill skicka Bob den minsta mängd information som möjligt, samtidigt som Bob kan svara på din fråga.
Detta problem kallas för “pattern matching “problem”. Det är viktigt för kryptering och digitala valutan där användarna ofta vill dela information utan att avslöja allt de vet. Det perfekt demonstrerar fördelarna med quantum kommunikation.
Du kan inte bara säga att jag vill skicka dig en film eller något storleken på en Gigabyte och koda om den till en kvanttillstånd, förväntar sig att hitta quantum fördel, säger Thomas Vidic, en dator forskare från California Institute of technology. “Vi behöver tänka mer subtila uppgifter.”
För den klassiska lösningen av problemet med Föreningen, Alice skall skicka till Bob mängden information som är proportionellt mot kvadratroten av antalet bollar. Men den ovanliga arten av quantum information som möjliggör en mer effektiv lösning.
I laboratoriet system som används i det nya arbetet, Alice och Bob kommunicerar med hjälp av laserpulserna. Varje puls motsvarar en boll. Pulserna passera genom en stråldelare, som skickar hälften av varje puls att Alice och Bob. När en puls når Alice, hon kan skifta fas av laserpuls att koda information om varje boll, beroende på dess färg, röd eller blå.
Under tiden, Bob kodar information om par bollar som han var intresserad av hans hälften av laserpulserna. Då pulser konvergera i en annan beam splitter där de påverkar varandra. Mönstret av störningar som skapats av pulser, återspeglar skillnader i hur de skiftade fas av varje puls. Bob kan läsa mönstret av störningar på nära detektorn av fotoner.
Tills Bob “läsa” en laser meddelande från Alice ‘ s quantum meddelande Alice kan svara på några frågor om varje par. Men processen av att läsa en quantum meddelande förstör det, och Bob får information av endast ett par bollar.
Denna fastighet i quantum information är att den kan läsas på olika sätt, men i slutändan kommer det att vara bara läsa en kraftigt reducerar mängden av information som kan förmedlas för att lösa matchande prov. Om Alice behöver för att skicka Bob 100 klassiska bitar som han fick möjlighet att besvara din fråga, kan utföra samma uppgift med ca 10 qubits, eller quantum bitar.
Det är ett bevis på den princip du behöver för att bygga en riktig quantum nätverk, säger Graham Smith, en fysiker från JILA i boulder, Colorado.
Ett nytt experiment — till-en triumf över de klassiska metoderna. Forskarna har startat experimentet veta exakt hur mycket information du behöver för att passera den klassiska sätt att lösa problemet. Då de visade att quantum verktyg för att hjälpa till att lösa det mer kompakt.
Detta resultat ger också en alternativ väg att uppnå ett långvarigt mål i datavetenskap: ett bevis på att kvantdatorer är överlägsen klassisk.
När tror du att vi kommer att ha skrivbordet kvantdatorer? Berätta för oss i vår chatt i Telegram.