Monday, 10 August 2009

Κβαντική Τηλεμεταφορά

Το μέλλον της κβαντικής τηλεμεταφοράς
Η κβαντική επικοινωνία είναι επικεντρώνεται στη δυνατότητα να σταλούν στοιχεία γρήγορα και σε μεγάλες αποστάσεις. Αυτή η μετάδοση των στοιχείων εμφανίζεται να συμβαίνει τόσο γρήγορα, όσο γρήγορα και τα σωματίδια μπορούν να κινηθούν, δηλαδή με την ταχύτητα του φωτός αν πρόκειται για φωτόνια και παρουσιάζεται να μην συμβαίνει καμία απώλεια στοιχείων, δεδομένου ότι η κβαντική κατάσταση του διαβιβασθέντος σωματιδίου δεν είναι μετρημένη έως ότου αυτό που εστάλη αλληλεπιδρά με το πεπλεγμένο.

Κβαντική κρυπτογραφία
Το κβαντικό σύστημα κρυπτογραφίας είναι μια επέκταση της κβαντικής επικοινωνίας δεδομένου ότι στέλνει τα σωματίδια χρησιμοποιώντας την κβαντική τηλεμεταφορά. Τα σωματίδια κωδικοποιούνται σε κβαντικές καταστάσεις και στέλνονται στο δέκτη όπως στην κβαντική επικοινωνία. Οι καταστάσεις αντιπροσωπεύουν τις κωδικοποιημένες πληροφορίες που μπορούν να υποβληθούν σε επεξεργασία και να γίνουν κατανοητές μόνο από αυτόν που τις λαμβάνει στο τέλος. Εάν ένας άλλος παρατηρητής προσπαθήσει να εξετάσει τις πληροφορίες που στέλνονται, πρέπει να ξέρει το σχέδιο κωδικοποίησης, επειδή η μετάδοση καταστρέφεται μόλις παρατηρηθεί.

Πρόσφατα πειράματα δείχνουν ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί η αλληλεξάρτηση, η πεπλεγμένη κατάσταση των σωματιδίων, για την αποτελεσματική κρυπτογράφηση τραπεζικών κωδικών ή διπλωματικών επικοινωνιών.
Η κβαντική κρυπτογραφία θα δώσει τη δυνατότητα σε δύο σταθμούς να επικοινωνούν χρησιμοποιώντας τις ιδιότητες των αλληλεπιδρώντων σωματιδίων. "Το σημαντικό προσόν της κβαντικής κρυπτογραφίας είναι ότι δεν χρειάζεται κανείς να ανησυχεί για το σπάσιμο των κωδίκων. Οι μόνοι περιορισμοί δημιουργούνται από τους νόμους της κβαντομηχανική", λέει ο Αμερικανός καθηγητής Πολ Κουάιατ.
Για την ανάπτυξη του νέου αυτού συστήματος χρησιμοποιήθηκαν πεπλεγμένα σωματίδια φωτός (φωτόνια) για τη δημιουργία κρυπτογραφικών κωδικών. Η ομάδα του καθηγητή Τόμας Γενεβίν, στη Βιέννη, κατασκεύασε σύστημα που παράγει μεγάλο αριθμό κβαντικών κωδικών σε ελάχιστο χρόνο, τους οποίους χρησιμοποιεί στη συνέχεια για να κρυπτογραφήσει τη δυαδική ακολουθία μηδενικών και μονάδων που απαρτίζουν μία ψηφιακή φωτογραφία.
Η κρυπτογραφημένη φωτογραφία στάλθηκε μέσω κοινού δικτύου υπολογιστή σε άλλον υπολογιστή ο οποίος την αποκρυπτογράφησε. Η ομάδα του καθηγητή Κουάιατ κατάφερε μάλιστα να εντοπίσει συσκευή που είχε παρεμβληθεί στο σύστημα ώστε να προσομοιώνει μηχανισμό παρακολούθησης.

Quantum computing
Ο κβαντικός υπολογιστής (Quantum computing), στηρίζεται στην κβαντική τηλεμεταφορά για δημιουργία των κβαντικών πυλών λογικής που επεξεργάζονται τις πληροφορίες μέσα έναν κβαντικό υπολογιστή. Ο κβαντικός υπολογισμός εισάγει επίσης την έννοια των qubits, το κβαντικό ανάλογο του κλασσικού bit. Η διαφορά βρίσκεται στο γεγονός ότι ένα qubit μπορεί να είναι είτε 0 είτε 1 ταυτόχρονα!.
Αυτό επιτρέπει ογκώδεις παράλληλους υπολογισμούς να εκτελεσθούν σε μερικά δευτερόλεπτα, διαδικασία που παίρνει εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια μέρες στα σημερινά computers.

Τα περισσότερα μοντέρνα chips έχουν transistors στο μέγεθος των 180 nanometers, περισσότερο από 400 φορές στενότερα από ότι η ανθρώπινη τρίχα. Αλλά οι κατασκευαστές των chip δεν θα μπορούν να φτιάξουν chips μικρότερα των 124 nanometers, σύμφωνα με μια βασική αρχή της οπτικής που είναι γνωστή σαν κριτήριο του Rayleigh. Έτσι τα όρια των σημερινών τεχνικών βρίσκονται σε αυτή την περιοχή μεγέθους.
Θεωρητικά, αν χρησιμοποιηθούν τα πεπλεγμένα φωτόνια αντί για τα συμβατικά φωτόνια των laser, θα μπορούν να ξεπεράσουν οι τεχνικοί τα όρια των 124 nm, και να φτιαχθούν έτσι transistors μικρότερα από 64 nanometers. Τα πεπλεγμένα αυτά φωτόνια θα μπορούν να ταξιδεύουν μαζί και να συμπεριφέρονται σαν ένα μοναδικό φωτόνιο, αντί για δύο ξεχωριστά.
Αυτό οφείλεται στο ότι τα πεπλεγμένα φωτόνια έχουν ως σύστημα το μισό μήκος κύματος από ό,τι έχουν ως ατομικά σωματίδια - μία από τις παράδοξες συνέπειες των κβαντικών νόμων.

Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι οι κβαντικοί υπολογιστές, που θα κινούν τις πληροφορίες κατ' αυτό τον τηλεμεταφερόμενο τρόπο, και όχι από τα καλώδια και τα τσιπ του πυριτίου, θα είναι απείρως γρηγορότεροι και ισχυρότεροι από τους παρόντες υπολογιστές.
Πιστεύουμε πως σε 5 ή 10 χρόνια οι προηγμένες κοινωνίες θα χρησιμοποιούν κβαντική πληροφορία.

Συμπέρασμα
Η κβαντική τηλεμεταφορά έχει ανοίξει πολλές πόρτες για την μελλοντική πρόοδο στην επιστήμη και την τεχνολογία. Δεδομένου ότι μαθαίνουμε όλο και περισσότερα για την αληθινή φύση του κόσμου, όλο και περισσότερες εφαρμογές καθώς και συνέπειες των φυσικών φαινομένων μπορούν να χρησιμοποιηθούν με όλο και πιο συναρπαστικούς τρόπους.

Πηγή:άρθρο της Ελληνικής πύλης της Φυσικής (http://physics4u.gr/articles/teleport5.html)

No comments: