iPon Hírek

Elkészült az első távolsági kvantumlink

Dátum | 2012. 04. 14.
Szerző | Jools
Csoport | IT VILÁG

A fizikusok több mint egy évtizede dolgoznak olyan kvantummechanikai megoldásokon, amelyek lehetővé teszik az információ biztonságosabb átadását. Igazi kvantumhálózatot azonban még senki sem csinált: a „hagyományos” telekommunikációs hálózat kvantummechanikai megfelelőjében a háló bármely két állomása (vagy csomópontja) között feltörhetetlen kapcsolatot lehetne létesíteni. Ez utóbbi lépés továbbra is várat magára, viszont a Max Planck Intézet kutatói létrehozták az első kvantumlinket két különálló és egymástól nagy távolságra levő atom között. Elmondásuk szerint innen már nincs messze a hálózat megalkotása sem, hiszen csak ezeket a linkeket kell nagy számban kombinálni egymással, aminek elvi akadálya nincs.

Andrew Shields, a Toshiba Research Europe Ltd. alkalmazott fizikusa elmondta, hogy bár a múltban már épültek olyan hálózatok, amelyek kvantuminformációkat közvetítettek, ezek esetében a kapcsolódási pontokon az adatok mindig visszafordítódtak digitális formába, míg a most létrehozott kvantumlinkhez hasonló kapcsolatokból felépülő háló esetében az információ végig kvantumbitekben maradna az adó és a vevő között.


A kvantumkommunikáció egyik nagy előnye, hogy a részecskék állapotát lehetetlen megmérni anélkül, hogy megváltoztatnánk azt, azaz képtelenség lehallgatni az üzenetet. A (titkos) üzenetküldés jelenleg hagyományosnak számító módja, hogy az adó fél bináris formába fordítja az információt, és ezt matematikailag meghatározott módon összekeveri a „kulccsal”, amely szintén nullák és egyesek véletlenszerű sorozata. A vevő fél a kulcs ismeretében megfejti az üzenetet, és visszafordítja bináris formáról szöveggé.

Az egyik probléma ezzel a folyamattal a kulcs átadása olyan módon, hogy ahhoz a vevőn kívül senki más ne férhessen hozzá. Erre megoldás lehet a kulcs kvantumkódolása, vagyis az adó fotonok formájában küldi át a vevőnek a kódot. Ilyen esetben az esetleges „lehallgató” nem lesz képes meghatározni az egyes fotonok állapotát anélkül, hogy ezt megváltoztatná valamilyen módon, így nem is tud hozzáférni az információhoz. Ehhez hasonló, úgynevezett kvantumkód-kiosztású (QKD) hálózatok már léteznek ma is.

A jelenlegi módszer hátránya, hogy a kulcs kvantumbitek formájában szállítódik ugyan, de minden csomópontban leolvasásra kerül, majd újra lefordítódik a továbbítás előtt. Ezzel a hálózat csomópontjai nagyon sebezhetővé válnak. A megoldás a csomópontok kvantummechanikaivá tétele lehet a fizikusok szerint, mégpedig olyan módon, hogy a kapcsolódási pontokat különálló atomok alkotják.


A kvantummechanika elvei szerint egy atom csak bizonyos diszkrét energiaállapotokat vehet fel. A fizika azt is megengedi, hogy egy ilyen atom egyszerre két energiaállapotban legyen (nevezzük nullának és egynek), de ez bizonytalan helyzet azonnal valamelyik állapotba ugrik, amint megpróbálják meghatározni az atom energiáját. Tovább bonyolítja a helyzetet a kvantum-összefonódás, amelynek értelmében két atom állapota teljes mértékben korrelálhat egymással, akár az előbb említett „kettő az egyben” állapotban is. Ha az adó és a vevő oldalán egy ilyen összefonódott pár egy-egy tagja van, akkor ha az adó 1-nek méri saját atomja állapotát, akkor biztos lehet abban, hogy a vevő oldalán található atom is 1-es állapotba került.

Ilyen módon az adó és a vevő az összefonódott atomok ismételt mérésével véletlenszerű kulcsot hozhat létre a lehallgatás veszélye nélkül. Amennyiben az összefonódás egy harmadik atomra is kiterjeszthető, és egy lehallgató fél ráteszi a kezét valamelyik „állomásra”, azt a másik két fél rögtön érzékelni fogja, mivel a kémkedő méréseivel megváltoztatja a másik két atom állapotát is. A betolakodó jelenléte tehát rögtön észlelhető lesz, így az igazi kvantumhálózat elviekben feltörhetetlen.

A fenti gondolatmenet nagyon elegáns megoldást kínál a problémára, azonban megvalósításához két távoli atom összefonódása szükséges. Ezt oldotta meg Stephan Ritter kollégái segítségével: összefonódott állapotba hoztak egy olyan atompárt, amelynek tagjai két külön laborban „tartózkodtak” egy utca két oldalán. A kísérlet eredményeiről a Nature oldalain számolnak be a tudósok.



Az összefonódás megvalósítása nem olyan egyszerű, mint amilyennek hangzik: az „állomások” létrehozásához egy-egy lézerekkel, optikai felszereléssel és egyéb berendezésekkel teli laborra volt szükség. Az atomok egy optikai üregben foglaltak helyet, ezt két, egymástól fél milliméterre elhelyezett tükör alkotta. Az egyik atomra külső lézerforrást irányítottak, amelynek hatására egy foton emittálódott, és egy hatvan méter hosszú optikai szálon keresztül eljutott a másik labor optikai üregébe. Az itt található atom elnyelte a beérkező fotont, és ezzel az eredeti kvantuminformáció átadódott az első atomról a másodikra. Ha az első atomot megfelelő energiaállapotban sikerült „elkapni”, akkor a két atom állapota összefonódott. A kutatók szerint az összefonódás elviekben kiterjeszthető egy harmadik atomra is, innentől pedig skálázhatóvá válik a rendszer. Még rengeteg persze a tennivaló, mielőtt praktikusan használhatóvá lehetne egy ilyen összeállítás, de az irány nagyon bíztatónak tűnik.
 

Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

16. zord01
2012.04.14. 14:13
Na a hatalom majd biztos engedi, hogy hozzáférhetővé váljon "lehallgathatatlan" kommunikációs készülék, ugye?

Manapság, mikor minden e-mailt, SMS lehallgatnak, sőt még a tartózkodási helyünket, jelszavainkat, és netezési szokásainkat is lopják az okostelefonok, és minden egyéb elektronikus felszerelés, nehéz elhinni, hogy ezt bárki is komolyan gondolja.

A magántitok, mint olyan már nagyon rég nem létezik, a nagy tesó mindet lát, és jelenleg nagyon úgy fest, hogy az átlagember tényleg olyan birka, hogy nem érdekli.

Állam bának, és a multicégeknek meg érdeke, hogy még azt is tudják mikor megyünk WC-re.

Ez a technika sosam fog kikerülni a civil életbe...
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
15. YellowFlas...
2012.04.14. 14:26
Igen, ez eléggé nagyhatalom szagú marad. Aki többet csenget, megkapja. Civil életbe meg végképp nemfog nagymértékben eljutni, legfeljebb 1-2 kisebb cuccban.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
14. asddsa0147
2012.04.14. 16:48
A Mass Effect 2-3-ban is pont így kommunikáltak a Normandy-val Ezek szerint már tényleg nincs messze, hogy tényleg működőképes megoldással álljanak elő. Az mondjuk szinte biztos, hogy a katonaságon kívül más nem fogja használni, azt nem engednék.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
13. freyr
2012.04.14. 16:53
Már miért ne engednék a nagyhatalmak a közemberek kezébe ezt a kommunikációt? Kiváló lenne számukra is, hisz ahogy a cikkben is szerepel, dolgoznak azon, hogy harmadik atomra is kiterjeszthető legyen az összefonódás, így tehát két fél kommunikációját egy kormány könnyedén lehallgathatja, pontosabban ő is ugyanúgy vevő lehet, mint az eredetileg megcélzott vevő, ha a használt protokollt eleve úgy alkotják meg, hogy ezt lehetővé tegye. Cserébe adott kormánynak/hatóságnak/cégnek nem kell tartania attól, hogy az információ a riválisoknak is a kezébe kerül, mint ma, ráadásul még jobban elaltatnák az átlagember figyelmét, ami még nagyobb hasznot eredményezne.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
12. Fzoltan
2012.04.14. 18:38
Persze, a multik... jajj ugyanmár. Egy multi mi a francot kezd azzal, hogy mondjuk hol vagyok? Milyen leveleket küldözgetek? Egy Audi, Grundfos, Mercedes mit csinál az én személyes információimmal? De még akár egy Microsoft is? hihetetlen, hogy mennyire paranoiás lett mindenki az utóbbi X évben. Az senkit nem zavar, hogy mondjuk 100 éve még normális személyi igazolványok sem voltak? Azóta minden adatunk ott van az önkormányzatnál. És??? Történt valami rendkívüli???
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
11. crowly
2012.04.14. 20:29
Engem a titkosításnál sokkal jobban érdekelne, hogy az információ vajon fénysebességnél gyorsabban adódik-e át. Mert ha jól értem itt most valami teleportálás szerűségről van szó. Ha instant megy át rajta az infó akkor ez olyat eredményezhet mint pl a föld két ellenkező oldalán lévő hálózat összekötése úgy, mintha ott lennének egy szobában lag nélkül. Vagy akár egy Masra küldött robot irányítása anélkül, hogy másodperceket késne a jel oda meg vissza. A naprendszer széle felé küldött szondákról nem is beszélve ahol több perces késés miatt a direkt irányítás nem megoldható, csak az automatikában lehet bízni.

Illetve ezzel elméletileg össze köthetőek lennének olyan helyek ami máskülönben csak úgy lenne megoldható, hogy egy kábelt kihúznak a kettő között vagy műholdat lőnek fel ami átviszi a jelet. Helyette egy hálókártyába épített megoldással műholdak nélküli kommunikációra is jó lenne. Ide ráadásul nem követelmény a fénysebesség fölötti információ sebesség, de az extrának jó lehet.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
10. crowly
2012.04.14. 20:33
Hát ezt nem sikerült értelmesre fogalmazni Azt akartam mondani, hogy olyan helyek is össze köthetőek lennének ahol a két hely közti kábel kihúzása nem igazán megoldható és műholdon kell átvinni a jelet mindenképp. Pl nem túl lakott területek ahová nem lenne kifizetődő sok-sok kilométer kábel lefektetése, de azért net jó lenne.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
9. Rigor
2012.04.14. 21:05
Be akartam írni, de crowly már leírta amit akartam, így max egyetértek.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
8. crowly
2012.04.14. 21:27
Még egy dolog ami eszembe jutott. Ha instant információ átadásról lenne szó, akkor ez egy új központosított információ feldolgozáshoz vezethetne. Egyrészt otthoni nagy teljesítményű gép dolgozna ahelyett, hogy a mobiltelefon zabálja az akksit és fő meg hűtés nélküli sokmagos procijával. Másrészt akár bérelni is lehetne számítási teljesítményt, úgy hogy a mobil eszközeink csak perifériákként viselkednének és lagmentesen igénybe vehetnék akár egy szuperszámítógép erejét is. Kinek mire van pénze olyat használhatna. Ez egyben egy dinamikus kihasználtságot is jelentene. Nem kell mindenhova külön nagy teljesítményű processzor amik idejük egy részét pár százalékon működve töltik, máskor meg izzadnak a terhelés alatt. Helyette egy központi erős ahonnan mindenki dinamikusan kapja amennyi épp kell neki. Most is vannak hasonló próbálkozások, bár nem túl elterjedtek, de az mind késleltetéssel megy. Óriási különbség, hogy ezzel valós időben tudnák megoldani az ilyesmit.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
7. Xeon
2012.04.14. 22:36
Lehet, hogy én értettem félre crowly, de valamiféle lézerről olvastam, ami viszont csak fénysebesség de remélem neked van igazad, mert az jobban tetszene
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
6. zord01
2012.04.15. 01:25
Ha sikerül azonos kvantumállapotba hozni két elemi részecskét, az egyik ugyan azt csinálja mint a másik, real timi, távolságtól függően.
Ez persze itt a Földön is hasznos, de igazából az űrkutatásban az igazán fontos, real time kommunikáció a fénynél gyorsabban, késés nélkül. Pl nem kéne 10 perceket várni egy Mars-Föld beszélgetésben, míg célba érnek a rádióhullámok.

És igen a Mass-Effect-ben is így kommunikál a Normandya a Cerberus-sal, de már számtalan Sci-fi-ben felbukkant a dolog, könyvekben már 20-25 éve olvasni róla, filmekben, sorozatokban 10 éve közkedvelt. Ahogy közeledünk a megvalósításhoz, nyilván egyre több helyen lesz szó róla.

Azonban, mint mondtam, ez sosem jut ki a civil életbe. Semmilyen formában. Ha a terroristák képesek lennének ilyen eszközöket gyártani, lehalgatás nélkül kommunikálhatnának azonnal, a titkosszolgálatok meg tökönlőhetnék magukat.

Nem mintha ennek a fene nagy megfigyelési és lehallgatási mániának olyan nagy eredménye lenne. A nagy balhékat nem sikerült megállítaniuk. A terroristák már évek óta leszokta arról, hogy a modern technikát használják. Se telefon, se mail, semmi. Ergo kissé okafogyott a lakosság megfigyelése.


FZoltan üzenetére miszerint "Persze, a multik... jajj ugyanmár. Egy multi mi a francot kezd azzal, hogy mondjuk hol vagyok?"
Erre had feleljek kérdéssel. Ha nem lenne hasznuk belőle, miért költenének dollár százmilliókat ilyen megfigyelési technikák használatára?

"hihetetlen, hogy mennyire paranoiás lett mindenki az utóbbi X évben."

Két dolog. Az utóbbi x évben a magánlevél fogalma megszűnt. Régen a levéltitok az egyik legalább alkotmányos jog volt, most küldesz egy mailt, és azonnal elemző szoftverek kezdik kiértékelni "gyanús" momentumok után kutatva, és évekre archiválják az össze elektronikus információt.
Elborzadnátok, ha tudnátok, hogy a multik mennyit tudnak rólatok. Többet, mint amennyit ti papírra tudnátok vetni, ha magatokról kéne írni.

A másik. Az emberek egyáltalán nem lettek paranoiásak. Sőt. Nagyon is belenyugodtak és/vagy nem is tudnak arról, hogy milyen szinten vannak megfigyelés alatt.
Ha nem így lenne, senki nem venne okostelefont, nem lájkolna, és nem lenne tagja közösségi portálnak.
Gyakorlatilag ma önként adnak ki olyan információkat tucatjával, amiről 10-20 éve még azt mondták, hogy a legszemélyesebb adataik.
Ha ez nekik jó, hát hajrá!
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
5. peti198706...
2012.04.15. 04:36
Jó az Jó az.. sak múÚúkodjon..
zord01 gg -láttom: látsz
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
4. crowly
2012.04.15. 10:56
@Xeon a lézer ahhoz kell, hogy létre hozzák a kvantum összefonódást. Mikor az létrejött a két részecske már közvetlen kapcsolatban van és egyszerre változik az állapotuk. Erre írtam, hogy jó lenne ha ez instant lenne és nem csak fénysebesség. Ami feltételezhetően így is van, bár a cikkben ezt nem emelték ki. Eddig is ismert volt ez a kvantum összefonódás. Igazából ami a nagy áttörés az az, hogy már képesek is létrehozni. Ezzel lehetővé válik, hogy teszt adatokhoz is jussanak.

A növényekben a kvantum összefonódás része a fotoszintézisnek. Még az is lehet, hogy ezzel nem csak információ de energia is továbbítható nagyon magas hatásfokkal. Az alábbi cikkben van szó a növényekkel kapcsolatos szerepéről: http://www.idokep.hu/hirek/ereznek-a-novenyek
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
3. mikej95
2012.04.15. 17:15
Na, a jövőben is lesz warez.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2. alfoldi
2012.04.15. 22:28
Max csak fénysebességel terjedhet az infórmáció, mert ha a fölött menne akkor kvázi a jövőből kapnánk üzenetet, ami elég érdekes lenne, főleg ha nagy távolságok áthidalására is használnák ezt a technológiát, pl az űrkutatásban.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
1. crowly
2012.04.16. 07:41
Ha gyorsabban terjed az még nem jelenti, hogy a jövőből kapnánk. Az csak egy fénysebességgel kapcsolatos elmélet. Azonban nem hiszem, hogy bizonyítottan igaz lenne 4. dimenzióbeli terjedésre is. Különösképp, hogy nem feltétlenül terjed gyorsabban, csak más távolságot tesz meg egy extra dimenzióban való terjedésével. Instant ér át a mi nézőpontunkhoz képest. Akkor itt szó sincs jövőből kapott infóról.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!