NASA กำลังเปิดตัวการทดลองพัวพัน ควอนตัมใหม่ ในอวกาศ

นักวิจัยจะทดสอบว่าเทคโนโลยีของพวกเขาสามารถผลิตและตรวจจับควอนตัมพัวพันบนสถานีอวกาศนานาชาติได้หรือไม่ ควอนตัมใหม่

NASA ประกาศในสัปดาห์นี้ว่าจะเปิดตัวการทดลองขนาดเล็กเกี่ยวกับการพัวพันควอนตัมในอวกาศในปลายปีนี้ ภารกิจนี้เรียกว่า Space Entanglement and Annealing Quantum Experiment (หรือ SEAQUE) ถูกตั้งค่าให้ทดสอบว่าโฟตอนสองตัวที่พันกันสามารถยังคงเชื่อมโยงกันในอวกาศได้หรือไม่ คุณสมบัติแปลกประหลาดของฟิสิกส์ควอนตัมนี้สามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์เช่นกล้องโทรทรรศน์และคอมพิวเตอร์เข้าด้วยกันในความถี่ที่ส่งข้อมูลด้วยความละเอียดที่ดีกว่า

โครงการนี้เป็นความร่วมมือระหว่างสถาบันวิจัยในสหรัฐอเมริกา แคนาดา และสิงคโปร์ ร่วมกับพันธมิตรองค์กรสองสามราย ทุกอย่างที่จำเป็นสำหรับระบบจะพอดีกับภาชนะขนาดกล่องนมบนพื้นผิวของสถานีอวกาศนานาชาติ 

เป็นหัวข้อที่ซับซ้อน เรามาเริ่มกันที่พื้นฐาน: โฟตอนเป็นหน่วยพื้นฐานของแสงที่สามารถทำงานได้ทั้งแบบอนุภาคและคลื่น ในขณะเดียวกันโฟตอนที่พันกันจะมีพฤติกรรมเหมือนเชื่อมต่อกัน โดยไม่คำนึงถึงระยะห่างทางกายภาพระหว่างพวกมัน (ปรากฏการณ์ที่เรียกว่า “การกระทำที่น่ากลัวในระยะไกล”) ซึ่งหมายความว่าแม้ว่าคุณสมบัติของโฟตอนแต่ละตัวจะถูกวัดอย่างอิสระ ผลลัพธ์ก็ยังคงมีความสัมพันธ์กัน เนื่องจากการวัดโฟตอนหนึ่งจากคู่ที่พันกันจะส่งผลต่อคุณสมบัติของโฟตอนอีกตัวหนึ่ง 

ดังนั้นการวิจัยประเภทนี้มีจุดประสงค์อะไร? การสร้างและบำรุงรักษาสิ่งกีดขวางนี้อาจอนุญาตให้ระบบควอนตัมที่แยกระยะทางบนพื้นดิน เช่น คอมพิวเตอร์ควอนตัมหรือกล้องโทรทรรศน์ควอนตัมสามารถสื่อสารข้อมูลความละเอียดสูงระหว่างกันได้ เครือข่ายควอนตัมสามารถใช้สำหรับการสื่อสารที่ปลอดภัย สำหรับการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ควอนตัมจากระยะไกล และสำหรับการตรวจจับแบบกระจาย 

Paul Kwiat ผู้ตรวจสอบหลักของโครงการ SEAQUE จากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ Urbana-Champaign กล่าวว่า “โครงการของเราเป็นก้าวสำคัญสำหรับการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ควอนตัม การเชื่อมโยงคอมพิวเตอร์ควอนตัมสองเครื่องสามารถเพิ่มความสามารถในการคำนวณได้ แทนที่จะมีตัวอย่างเช่น คอมพิวเตอร์ขนาด 100 คิวบิตสองเครื่องที่ทำงานแยกกัน หากคอมพิวเตอร์เหล่านี้พันกัน พวกมันก็จะทำตัวเหมือนคอมพิวเตอร์ขนาด 200 บิตหนึ่งเครื่อง 

เกี่ยวกับ qubits เหล่านั้น: คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถเข้ารหัสข้อมูลเป็น qubits ได้ ซึ่งแตกต่างจากคอมพิวเตอร์ทั่วไปซึ่งเข้ารหัสข้อมูลเป็นบิตไบนารี คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถเข้ารหัสข้อมูลใน qubit ได้ ซึ่งอาจเป็น 0, 1 หรือ – แปลกประหลาด – ทั้งสองอย่างในเวลาเดียวกัน ในทางทฤษฎี คุณสมบัตินี้จะช่วยให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถแก้ปัญหาบางอย่าง เช่น การเข้ารหัส การจำลองระบบควอนตัมหรือการค้นหาผ่านฐานข้อมูลที่ไม่ได้เรียงลำดับ ได้ดีกว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไป 

แต่คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีความละเอียดอ่อน หากอยู่ห่างกันหลายร้อยไมล์ แต่เชื่อมต่อกับใยแก้วนำแสง เป็นการยากที่จะรับสัญญาณควอนตัมเพื่อเดินทางจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งเนื่องจากมีการสูญเสียเมื่อผ่านไฟเบอร์ “เมื่อคุณไปไกลพอ โดยพื้นฐานแล้ว สัญญาณควอนตัมของคุณไปไม่ถึง” Kwiat กล่าว และเนื่องจากสถานะควอนตัมไม่สามารถคัดลอกได้ วิศวกรจึงไม่สามารถใช้เครื่องขยายสัญญาณสำหรับสัญญาณได้ “ข้อดีของการพยายามปิดลิงค์จากอวกาศคือความเข้มของแสงจะลดลง ดังนั้นการสูญ เสียจะน้อยกว่าการพยายามส่งสัญญาณผ่านไฟเบอร์” 

โครงการ SEAQUE มีเป้าหมายสามส่วนบนสถานีอวกาศนานาชาติ: สร้างความพัวพัน กระจายสิ่งกีดขวาง และตรวจจับสิ่งกีดขวาง ก่อนหน้านี้ โฟตอนที่พันกันถูกสร้างขึ้นด้วยคริสตัลที่มีขนาดเท่ากับคลิปหนีบกระดาษ จากนั้นโฟตอนจะต้องถูกรวบรวมและจัดวางใหม่ในอวกาศ SEAQUE กำลังจะสร้างความพัวพันผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการแปลงค่าพารามิเตอร์ลงเอง (spontaneous parametric down-conversion) ซึ่งโฟตอนตัวเดียวต้องผ่านผลึกที่ไม่เป็นเชิงเส้น และสร้างโฟตอนลูกสาวสองตัวที่มีพลังงานต่ำกว่า “สิ่งหนึ่งที่เราทำแตกต่างออกไปคือแหล่งที่มาของเราคือการใช้ออปติกในตัว ชิป waveguide ดังนั้นจึงมีขนาดเล็กกว่ามาก” Kwiat กล่าว “เราส่งแสงเข้าไป จากนั้นโฟตอนก็ออกมาจากแสง และเราก็แค่รักษาอุณหภูมิให้คงที่ ตามโฟตอนพ่อแม่ที่คุณส่งเข้ามา คุณมีแนวโน้มที่จะสร้างโฟตอนลูกสาวที่พันกันเวทย์มนตร์คู่นี้มากกว่าที่คุณจะอยู่ในคริสตัลจำนวนมากเหล่านี้”

“เราสร้างมันขึ้นมาในลักษณะที่สัมพันธ์กันในคุณสมบัติบางอย่างของพวกเขา ในกรณีของเรา โฟตอนเข้าไปพัวพันกับโพลาไรซ์ของพวกมัน” Kwiat กล่าวเสริม “โพลาไรเซชันคือทิศทางการแกว่งหรือทิศทางการสั่นของแสง” ตัวอย่างทั่วไปของระบบโพลาไรซ์คือแว่นตา 3 มิติสำหรับภาพยนตร์ โดยที่เลนส์แต่ละตัวมองเห็นแสงที่เคลื่อนไปในทิศทางที่ต่างกัน “ไม่ว่าคุณจะมอง [โฟตอนลูกสาวเหล่านี้] อย่างไร มันก็มีความสัมพันธ์ระหว่างพวกมันเสมอ” เขากล่าว “เป็นไปไม่ได้ที่จะได้ความสัมพันธ์เหล่านั้นโดยไม่มีระบบควอนตัม” 

ในการทดลองที่จำกัดของ SEAQUE โฟตอนทั้งสองจะถูกสร้างขึ้นและตรวจพบในแพ็คเกจขนาดเล็กเดียวกันในอวกาศ สำหรับการสื่อสารควอนตัมในอนาคต พวกเขาจะต้องเพิ่มกล้องโทรทรรศน์และระบบชี้และติดตามบางประเภทเพื่อให้สามารถส่งโฟตอนหนึ่งหรือทั้งสองอย่างได้ Kwiat กล่าว

ด้วยเทคโนโลยีปัจจุบัน หน่วยความจำควอนตัมไม่สามารถจัดเก็บระยะยาวในบางสิ่งเช่นแฟลชไดรฟ์ทั่วไป ดังนั้นข้อมูลควอนตัมจึงต้องส่งผ่านลิงก์ การทดลองหลายชุดในจีนทำได้โดยผ่านกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินและดาวเทียมในอวกาศ 

“พวกเขาจะต้องชี้และล็อคเข้าหากันและส่งสัญญาณควอนตัม ยิ่งกล้องโทรทรรศน์ใหญ่มากเท่าไร ก็ยิ่งเก็บแสงได้มากเท่านั้น ประสิทธิภาพในการส่งสัญญาณที่สูงขึ้นจากภาคพื้นดินสู่ดาวเทียม หรือจากดาวเทียมสู่ภาคพื้นดินก็จะยิ่งสูงขึ้น” “โครงการที่เราทำอยู่ตอนนี้ไม่ได้พยายามทำอย่างนั้น”หลังจากสร้างโฟตอนทั้งสองนี้แล้ว ขั้นตอนสุดท้ายสำหรับ SEAQUE คือการตรวจจับ ซึ่งจะวัดคุณสมบัติของโฟตอน “เครื่องตรวจจับต้องสามารถเห็นโฟตอนเดี่ยวและพวกมันมีความละเอียดอ่อนมาก” Kwiat กล่าว มีการสูญเสียโฟตอนบางส่วนเนื่องจากสัญญาณส่งผ่านจากพื้นโลกสู่อวกาศ แต่ก็ยังสูญเสียน้อยกว่าการส่งผ่านเส้นใยมาก “ในขณะที่การตรวจจับสัญญาณจากโลกอยู่นอกเหนือขอบเขตของการสาธิตเทคโนโลยีนี้ SEAQUE จะใช้อาร์เรย์เครื่องตรวจจับเพื่อนับโฟตอนที่เกิดจากแหล่งกำเนิดพัวพัน” NASA กล่าวในการแถลงข่าวเนื่องจากโฟตอนมีค่าและจำกัด นักวิจัยจึงต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าพวกเขาสามารถมองเห็นโฟตอนที่ได้รับ ซึ่งหมายความว่าพวกเขาจะต้องตัดเสียงรบกวนที่มาจากเครื่องตรวจจับ “เครื่องตรวจจับทั่วไปที่ผู้คนใช้นั้นได้รับอิทธิพลจากความเสียหายจากรังสี ในอวกาศ คุณได้รับรังสีเป็นจำนวนมาก และสิ่งที่รังสีทำคือทำให้เกิดข้อบกพร่องในโครงผลึกของวัสดุตรวจจับ (เซมิคอนดักเตอร์หรือซิลิกอน)” Kwiat กล่าว นั่นทำให้เกิดเสียงหรือความมืดที่ทำให้เครื่องตรวจจับคิดว่าตรวจพบโฟตอนแม้ว่าจะไม่มีโฟตอนผ่านเข้าไป ข้อบกพร่องเหล่านี้สามารถสะสมเมื่อเวลาผ่านไป ทำให้เกิดเสียงที่เพิ่มขึ้นซึ่งในที่สุดอาจกลบสัญญาณควอนตัม หากระบบควอนตัมสัญญาณรบกวนมากเกินไป เช่น การเข้ารหัสควอนตัมจะไม่ปลอดภัย และการเชื่อมโยงระหว่างคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะถูกตัดขาด 

บนโลกนี้ ดูเหมือนว่าพวกเขาจะพบวิธีแก้ไขปัญหาแล้ว ข้อบกพร่องจากการแผ่รังสีไม่ได้ติดอยู่กับตะแกรงอย่างแน่นหนา และหากคุณเขย่าตะแกรงด้วยการให้ความร้อน ข้อบกพร่องเหล่านั้นสามารถแก้ไขได้ด้วยตนเอง Kwiat กล่าว แต่เพื่อให้ความร้อนในอวกาศคุ้มค่ามากขึ้น แทนที่จะวางเครื่องตรวจจับทั้งหมดไว้ในโครงสร้างที่เหมือนเตาอบ พวกเขากำลังจะใช้เลเซอร์ที่สว่างเพื่อตรวจหาจุดบกพร่องเหล่านี้ SEAQUE จะทดสอบว่าวิธีการหลอมด้วยเลเซอร์นี้ได้ผลดีเพียงใดในอวกาศ ซึ่งมีความเสียหายจากการแผ่รังสีคงที่ การรักษาด้วยเลเซอร์หวังว่าจะยืดอายุการใช้งานของภารกิจเพื่อให้ทั้งระบบสามารถทำงานได้นานขึ้น ควอนตัมใหม่

ยังไม่แน่ใจว่าในที่สุดการสื่อสารทางไกลนี้จะเชื่อมโยงกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมแต่ละเครื่องได้อย่างไร มีแนวคิดที่แตกต่างกันมากมายเกี่ยวกับวิธีการเชื่อมต่อโฟตอนที่พัวพันกับอุปกรณ์ควอนตัม สาเหตุหลักมาจากมีแนวคิดมากมายเกี่ยวกับลักษณะของคอมพิวเตอร์ควอนตัม 

อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีควอนตัมบางอย่างในการพัฒนามีปฏิสัมพันธ์กับโฟตอน ตัวอย่างเช่น ไอออนที่ดักจับซึ่งใช้ในระบบทดลองของ Honeywellจะปล่อยโฟตอนเมื่อพวกมันเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่ง 

“คุณสามารถใช้โฟตอนพัวพันตัวหนึ่งและพยายามตั้งให้เป็นอะตอม หรือคุณสามารถแทรกแซงโฟตอนทั้งสองในลักษณะที่ถ่ายโอนการพัวพันเพื่อให้คุณสามารถเข้าไปพัวพันกับระบบระยะไกลเหล่านี้ได้” Kwiat กล่าว ในทางกลับกัน Google และIBMใช้โปรเซสเซอร์ควอนตัมตัวนำยิ่งยวดที่มีคิวบิต (คิวบิตดูเหมือนอะตอมประดิษฐ์) ที่พูดคุยกับโฟตอนไมโครเวฟ “ตอนนี้คำถามคือคุณสามารถแปลงเป็นโฟตอนที่เราพยายามส่ง [ไปยังอวกาศ] ได้หรือไม่” 

โฟตอนไมโครเวฟ เนื่องจากมีพลังงานต่ำ แทบเป็นไปไม่ได้เลยที่จะตรวจพบในพื้นที่ว่าง “เสียงพวกนั้นคงท่วมท้นไปหมด” เขากล่าวเสริม “ดังนั้น คุณต้องทำการทรานส์ดักชั่นโดยที่คุณแปลงจากไมโครเวฟเป็นความยาวคลื่นที่มองเห็นได้หรือความยาวคลื่นโทรคมนาคม” 

เป็นความท้าทายด้านฟิสิกส์และวิศวกรรมที่ยากซึ่งหลายกลุ่มทั่วโลกกำลังทำงานเพื่อแก้ปัญหาในขณะนี้ แต่บางทีในทศวรรษหน้าหรือประมาณนั้น นักวิจัยอาจสามารถนำโฟตอนเหล่านั้น แปลงเป็นความถี่ที่เหมาะสมที่สามารถพูดคุยกับควอนตัมบิต ไม่ว่าจะเป็นไอออนที่ติดอยู่ อะตอมที่เป็นกลาง หรือคิวบิตที่มีตัวนำยิ่งยวด 

“จะใช้เวลาสักครู่ก่อนที่เราจะเชื่อมโยงคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เป็นประโยชน์เพราะเรายังไม่มีคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีประโยชน์และแก้ไขข้อผิดพลาดเราไม่ได้มีการส่งสัญญาณทำงาน” Kwiat กล่าว “ทุกคนต่างพยายามไขปริศนาของตน

o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o

ดูเรื่องราวคอมอื่นๆ คลิ๊ก

Thank credit สมัครเว็บตรง 

Leave a Reply

Your email address will not be published.

Related Post

เพิ่มความปลอดภัยให้กับโทรศัพท์ของคุณด้วย VPNเพิ่มความปลอดภัยให้กับโทรศัพท์ของคุณด้วย VPN

ทำไมคุณต้องมีการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตส่วนตัวสำหรับโทรศัพท์ของคุณ VPN การติดตั้งแอป VPN บนโทรศัพท์ของคุณไม่ใช่เรื่องยาก NordVPN เมื่อโทรศัพท์ของคุณเชื่อมต่อกับเว็บ การสอดรู้สอดเห็นสามารถสอดส่องทุกไซต์ที่คุณเยี่ยมชม เพื่อปกป้องความเป็นส่วนตัวของคุณ ให้วางเครือข่ายส่วนตัวเสมือนหรือ VVirtual Private Network ระหว่างโทรศัพท์ของคุณกับอินเทอร์เน็ต แทนที่จะเชื่อมต่อกับเว็บไซต์โดยตรง คุณจะเชื่อมต่อกับเซิร์ฟเวอร์ Virtual Private Networkซึ่งจะนำคุณไปยังหน้านั้น สิ่งนี้จะซ่อนการท่องเว็บของคุณจากการสอดรู้สอดเห็น แต่ก็สามารถชะลอความเร็วในการโหลดหน้า อย่างไรก็ตาม ประโยชน์ของมันมาแทนที่คำวิพากษ์วิจารณ์นี้ ตัวอย่างเช่น เนื่องจาก Virtual Private Network สามารถเชื่อมต่อกับเซิร์ฟเวอร์ได้ทุกที่ในโลก มันจะช่วยให้คุณเยี่ยมชมพอร์ทัลวิดีโอหรือเว็บไซต์ข่าวราวกับว่าคุณอยู่ในประเทศอื่น ซึ่งจะทำให้คุณสามารถเข้าถึงเนื้อหาที่แตกต่างกันได้ แน่นอนว่าการรักษาความปลอดภัยยังคงเป็นเหตุผลหลักในการดาวน์โหลดVirtual Private Networkปยังโทรศัพท์ของคุณ การเชื่อมต่อใดๆ ที่คุณทำจะได้รับการเข้ารหัสที่ปลอดภัย

Google Alerts ที่สำคัญที่คุณต้องตั้งค่าทันทีGoogle Alerts ที่สำคัญที่คุณต้องตั้งค่าทันที

สุดยอดเครื่องมือป้องกันความกลัวที่จะพลาด Google Alerts การตั้งค่า Google Alerts ทำได้ง่ายและตรงไปตรงมา จากคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์เคลื่อนที่ของคุณ ให้ไปที่หน้า Google Alertsและลงชื่อเข้าใช้ด้วยบัญชี Google ของคุณ หากยังไม่ได้ดำเนินการ พิมพ์วลีค้นหาหรือคำที่คุณต้องการให้แท็บในกล่องสร้างการแจ้งเตือนเกี่ยวกับ…ที่ด้านบนของหน้าจอ โปรดทราบว่าคุณสามารถใช้โอเปอเรเตอร์การค้นหามาตรฐานได้ เช่นเดียวกับที่คุณใช้เมื่อค้นหาใน Google เครื่องหมายคำพูดรอบวลีจะตรงกับวลีนั้นทุกประการ เครื่องหมายบวกด้านหน้าช่วยให้แน่ใจว่าการค้นหาของคุณจะรวมคำนั้นไว้เสมอ และเครื่องหมายลบที่อยู่ข้างหน้าคำจะบอก Google ให้แสดงผลลัพธ์ที่ตรงกันที่ไม่มีคำนั้น ดังนั้นการป้อน “dolphins -Miami” จะทำให้คุณได้ผลลัพธ์เกี่ยวกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในน้ำ แต่ไม่ใช่ทีมฟุตบอลเป็นต้น ขณะที่คุณพิมพ์ ผลลัพธ์ตัวอย่างจะปรากฏขึ้นเพื่อให้คุณทราบว่าคุณจำเป็นต้องปรับแต่งการค้นหาเพิ่มเติมหรือไม่ เมื่อคุณได้รับการแจ้งเตือนที่คุณพอใจแล้ว ให้เลือกแสดงตัวเลือก ที่นี่คุณสามารถเลือกได้ว่าจะให้การแจ้งเตือนของคุณปรากฏบ่อยเพียงใด และคุณต้องการดูผลลัพธ์ทั้งหมดสำหรับข้อความค้นหาของคุณหรือเฉพาะที่เกี่ยวข้องมากที่สุด ตัวเลือกหลังคำนึงถึงปัจจัยหลายประการ รวมถึงไซต์ที่เผยแพร่ และจำนวนครั้งที่ผู้คนคลิกบนไซต์

เสียบปลั๊กรถ

เสียบปลั๊กรถ ของคุณ … แต่เฉพาะผู้ขับขี่รถยนต์ที่ร่ำรวยเสียบปลั๊กรถ ของคุณ … แต่เฉพาะผู้ขับขี่รถยนต์ที่ร่ำรวย

ผู้ขับขี่ที่ไม่มีที่จอดรถริมถนนต้องใช้จุดชาร์จสาธารณะ เสียบปลั๊กรถ และประหยัดเงินได้ 950 ปอนด์ เตือน Thinktank รถยนต์ไฟฟ้าช่วยประหยัดค่าเชื้อเพลิงได้หลายร้อยปอนด์ต่อปี แต่การประหยัดได้มากที่สุดจะตกเป็นของผู้ที่มีอู่ซ่อมรถหรือโรงจอดรถ  เกือบ 10 ล้านครัวเรือนในอังกฤษและเวลส์เสี่ยงที่จะสูญเสียเงินออม 950 ปอนด์ต่อปีจากการเป็นเจ้าของรถยนต์ไฟฟ้า ตามการศึกษาเตือนว่าครัวเรือนที่ร่ำรวยขึ้นจะได้รับประโยชน์สูงสุด ครัวเรือนประมาณหนึ่งในสามไม่มีที่จอดรถริมถนนหรือโรงจอดรถส่วนตัว ดังนั้นจะพลาดค่าใช้จ่ายที่ถูกกว่าในการชาร์จรถยนต์โดยใช้ไฟฟ้าข้ามคืนที่ถูกกว่า o o o o o o o o o o o o o