Praėjusiais metais iš Jiuquano palydovų iškėlimo centro Gobio dykumoje pakilo Kinijos raketa-nešėja „Long March 2D“, iškėlusi palydovą, vardu „Micius“ - jis taip pavadintas ne lietuviško katino, o senovės Kinijos filosofo, mirusio 391 m. p. m. e., garbei, rašo Masačusetso technologijų instituto spaudos tarnyba. Raketa iškėlė palydovą į Saulės sinchroninę orbitą, t. y., palydovas virš to paties taško Žemėje praskrenda tiksliai tuo pačiu laiku kiekvieną dieną.
„Micius“ yra itin didelio jautrumo fotonų jutiklis, kuris gali užfiksuoti pavienių iš Žemės išsiųstų fotonų kvantines būsenas. Tai yra labai svarbu, nes mokslininkams tai yra reikalinga bandant įvairias kvantinės fizikos vingrybes – susietumą (angl. entanglement), kriptografiją, teleportaciją. Antradienį su palydovu „Micius“ dirbantys mokslininkai paskelbė savo pirmųjų eksperimentų rezultatus.
Specialistai sukūrė pirmą kvantinį tinklą tarp Žemės ir palydovo ir padidino didžiausio atstumo, per kurį galima išmatuoti susietumą, rekordą. Be to, tuo pačiu kvantiniu tinklu jie iš Žemės į orbitą pirmą kartą istorijoje teleportavo objektą. Teleportavimas, su kuriuo kai kurie žmonės gali būti susipažinę iš mokslinės fantastikos filmų ar kompiuterinių žaidimų, realiame pasaulyje vyksta kiek kitaip, tačiau kvantinės optikos laboratorijoje toks procesas dabar jau toli gražu nebe naujiena. Šio proceso pagrindas yra keistas susietumo reiškinys, stebimas tuomet, kai du kvantiniai objektai – tokie, kaip fotonai – susidaro tuo pačiu metu ir tame pačiame erdvės taške, tad ir egzistuoja priklausomai vienas nuo kito. Kalbant formaliai, juos nusako ta pati banginė funkcija.
Viena iš susietumo keistenybių yra ta, kad jų bendra, tarpusavy priklausoma egzistencija nenutrūksta net tada, kai fotonus skiria didžiuliai atstumai. Todėl vieno iš šių fotonų išmatavimas nedelsiant pakeičia ir kito fotono būseną, nepriklausomai nuo to, kaip toli vienas nuo kito jie būna. Praėjusio amžiaus pabaigoje mokslininkai suvokė, kad tokiu kvantiniu dalelių tarpusavio ryšiu jie gali kvantinės informacijos perdavimui iš vieno Visatos taško į kitą.
Šios idėjos esmė – „atsisiųsti“ visą informaciją, susietą su vienu fotonu viename erdvės taške ir per susietumo ryšį perduoti tą informaciją kitam fotonui kitame taške. Antrasis fotonas tarsi perima pirmojo tapatybę. Pagal visus įmanomus požymius jis tampa pirmuoju fotonu. Tai yra teleportavimo esmė, o šis procesas įvairiose pasaulio laboratorijose yra atliktas jau daugybę kartų. Teleportacija gali tapti daugybės įvairių technologijų pagrindu. „Teleportacija dideliais atstumais yra pripažįstama kaip esminis tokių protokolų, kaip didelio masto kvantiniai tinklai ir paskirstytasis kvantinis skaičiavimas, elementas“, – teigia Kinijos mokslininkai.
Teoriškai atstumas, kuriuo galima vykdyti teleportaciją, turėtų būti neribotas. Tačiau susietumas – itin trapi būsena, nes fotonai atmosferoje arba optiniuose laiduose sąveikauja su dalelėmis ir dėl to susietumo būsena išnyksta. Dėl to atstumai, kuriais mokslininkai gali išmatuoti arba atlikti teleportaciją, yra labai stipriai riboti. „Ankstesni teleportacijos eksperimentai tarp nutolusių vietovių dėl fotonų praradimo optiniuose laiduose arba atviros erdvės kanaluose buvo riboti iki maždaug 100 km atstumo“, – sakė mokslininkai. Bet „Micius“ išsprendžia svarbias praktines problemas: jis aplink Žemę sukasi 500 km aukštyje ir didžiąją šio atstumo dalį fotonai keliauja per vakuumą.
Norint dar labiau sumažinti dalį atstumo, kurią fotonams tenka keliauti per tankią atmosferą, mokslininkai savo antžeminę stotį įkūrė Tibete, Ngari miestelyje, 4000 metrų aukštyje. Tad atstumas tarp Žemės ir palydovo svyruoja nuo 1400 km kai pastarasis yra arti horizonto iki 500 km kai jis yra tiesiai virš galvos. Eksperimentą Kinijos mokslininkai atliko kurdami maždaug po 4000 susietų fotonų porų kiekvieną sekundę. Tuomet jie dalį šių fotonų siųsdavo į palydovą, kuris tiesiai virš jų kiekvieną naktį praskrisdavo lygiai vidurnaktį.
Antrasis susietosios poros fotonas likdavo Žemėje Galų gale, mokslininkai matavo fotonų savybes Žemėje ir orbitoje norėdami patvirtinti, kad susietumo tarp fotonų būsena laikosi ir kad sugebėjo tokiu būdu teleportuoti fotonus. Per 32 eksperimento dienas jie į kosmosą išsiuntė milijonus fotonų ir gavo 911 teigiamų rezultatų. „Skelbiame, kad įvykdėme pirmą nepriklausomų pavienių fotonų kubitų teleportaciją iš antžeminės laboratorijos į palydovą žemoje orbitoje atstumu iki 1400 km“, – tyrimo išvadose rašė kinai. Tai yra pirmas kartas, kai bet koks objektas buvo teleportuotas į Žemės orbitą, be to, šiuo eksperimentu smarkiai viršijamas ligšiolinis kvantinio susietumo atstumo rekordas. Ir nors eksperimentas jau pats savaime yra labai įspūdingas, jis pakloja pagrindus dar ambicingesniems ateities planams.
„Šiuo darbu užmezgėme pirmą patikimą ultra-didelio atstumo kvantinės teleportacijos ryšį tarp Žemės ir palydovo – tai yra esminis etapas siekiant sukurti pasaulinio masto kvantinį internetą“, – tvirtina mokslininkas. Tuo pačiu galima daryti išvadą, kad kinai tokiu būdu įtvirtino savo dominavimą šioje mokslo srityje, kurioje anksčiau stipriausi būdavo JAV ir Europos mokslininkai. Belieka laukti, kaip į tokį eksperimentą atsakys vakariečiai.
