Преди десетилетия учените предположиха, че странните и завладяващи свойства на квантовата физика един ден ще доведат до много полезни приложения. Днес вероятно сме навлезли в нова ера, потвърждавайки някои от тези теории и прилагайки квантовата физика в малко вероятни преди това области – като информационните и комуникационните технологии.
Тези пробиви са станали възможни благодарение на концепцията за квантовото заплитане и предаването на квантово състояние от една частица към друга (квантова телепортация). Според физици от Университета в Единбург сигналите на извънземна квантова връзка могат да достигнат Земята практически от всяко място. Това е така, защото свойствата на квантовите частици им позволяват да преодоляват междузвездните разстояния практически незасегнати.
Квантовите частици, като фотоните, притежават така наречените свойства на "заплитане", които им позволяват да комуникират помежду си "безпроблемно" дори на големи разстояния. Ако един от тях бъде прехванат и промени квантовото си състояние, това веднага се отразява на другия.
Тази способност за „общуване от разстояние“ е позволила прилагането на квантовата физика към изчисленията, тъй като тези частици могат да запазят квантовата си природа и да пренасят информация дори на големи разстояния. По този начин всяко прехващане между две частици ще бъде непосредствено открито.
Предишни изследвания показват, че тази характеристика може да се използва например за защита на криптографски ключове. В последния случай частиците близнаци ще открият всеки нарушител, който се опитва да прехване фотоните, тъй като това ще прекъсне заплитането и ще информира предавателя и приемника за това.
Пределите на квантовата комуникация, първоначално изпитани върху оптични системи на Земята, сега се изследват с помощта на орбитални спътници, по-специално мисията на Китай „Квантови експерименти в космически мащаб“ (QUESS), която стартира през 2011 г. и стана една от първите по рода си. В ново изследване, публикувано в списанието Physical Review D, учени от Университета в Единбург предполагат, че фотоните могат да пътешестват през междузвездното пространство, без да загубят квантовите си свойства.
Ако някъде в далечните краища на Вселената има разумна и развита цивилизация, тогава контактът с нея може да се осъществи чрез изпращане на съобщения с помощта на квантова комуникация. Според резултатите на новото изследване рентгеновите фотони могат да преодолеят пространство на стотици хиляди светлинни години или повече.
Тези фотони може да бъдат произведени от звездите, преди да достигнат Земята. Учените вече работят върху стратегии за откриване на възможни извънземни квантови сигнали, но има едно препятствие, което може да попречи на тази форма на комуникация. Частицата може да претърпи декохерентност, губейки своите квантови свойства при взаимодействие с околната среда.
„Квантовите състояния обикновено се считат за много крехки, защото ако съществува някакво външно взаимодействие, вие можете да разрушите това състояние“, обяснява Арджун Берера, водещ автор на изследването от Университета в Единбург. Но средната плътност на материята във вакуума на Космоса ще намали този риск, тъй като е много по-ниска от тази на Земята.
Според учения фотоните могат да преодолеят милиарди километри, преди да се подложат на декохерентност. Важно е обаче да се отбележи, че дори изследователите да успеят да открият възможни извънземни квантови сигнали, те трябва да бъдат дешифрирани, за да се разбере съдържанието на съобщението.
Други изследвания предполагат, че светлината, преминаваща през пространство-времето (което може да е силно изкривено в близост до масивни звезди и черни дупки), се състои от квантова информация, която трябва да бъде дешифрирана от съвременните квантови компютри. Засега това е само хипотеза, но според тези изследвания квантовите компютри биха могли да декодират квантовата информация и да я подредят в правилната последователност, така че да може да бъде интерпретирана.
ВИЖТЕ ОЩЕ: Странен квантов тунелен ефект може да обясни спонтанните ДНК мутации
