Kvantové přízraky mohou přenášet informaci bez přenosu energie  
Virtuální fotony, které vznikají při vyzáření reálných fotonů, sice nenesou žádnou energii, ale mohou být využity k přenosu informace. Jak blízko má tohle k magii?


Zkrotíme kvantové přízraky? Kredit: cuddlycarrots / deviantart.
Zkrotíme kvantové přízraky? Kredit: cuddlycarrots / deviantart.
V současnosti každý přenos informace zároveň představuje i přenos energie. Není to žádná velká záhada, dnešní protokoly přenosu informace vesměs využívají fotony. A všechny správné fotony nesou nějakou energii, takže přenosy informace a energie jsou naprosto zásadním způsobem spjaté. Jako dvě strany jedné mince.



Robert Jonsson. Kredit: University of Waterloo.
Robert Jonsson. Kredit: University of Waterloo.
Když jde řeč o fotonech a elektromagnetických polích, tak máme obvykle na mysli skutečné, reálné fotony. Například, světlo, co proudí do našich zvědavých očí, sestává výhradně z reálných fotonů, které nesou jak informaci, tak i energii. Jenže, každé elektromagnetické pole podle nedávného výzkumu obsahuje kromě reálných fotonů i fotony virtuální, takové kvantové otisky ve kvantovém vakuu. Jsou to stíny reálných fotonů, jejich kvantové přízraky. Na první pohled by se mohlo zdát, že přízraky nebudou k ničemu dobré a neměly by opouštět hlavy extravagantních fyziků. Ve skutečnosti je to ale s nimi zajímavější. Jak se zdá, za jistých okolností lze virtuální fotony, které nenesou žádnou energii, využít k přenosu informace.



Fyzik Robert Jonsson z kanadské Univerzity ve Waterloo a jeho kolegové představili v časopisu Physical Review Letters pozoruhodný koncept přenosu informace, který využívá právě zmíněné virtuální fotony. Není při něm přenášená žádná energie, ale příjemce zprávy nějakou energii přece jenom potřebuje, aby mohl zachytit přicházející signál.

Kvantová komunikace klepe na dveře. Kredit: APS.
Kvantová komunikace klepe na dveře. Kredit: APS.


Recept Jonssona a spol. zahrnuje dvě klíčové věci. Badatelé použili kvantové antény, tedy antény, které jsou ve stavech kvantové superpozice. Soudobé technologie kvantové optiky jako takové antény využívají například jednotlivé atomy. A pak pochopitelně využili kvantové přízraky. Když dojde k vyzáření reálných fotonů a k jejich šíření rychlostí světla, tak po sobě zanechají dosvit virtuálních fotonů, které se šíří pomaleji, než rychlostí světla. Virtuální fotony sice nenesou žádnou energii, obsahují ale informaci o události, při které došlo k vyzáření reálných fotonů a vzniku virtuálních fotonů. Příjemce zprávy nesené kvantovými přízraky musí vynaložit nějakou energii, ale pak si dotyčnou informaci přečte.


Logo University of Waterloo.
Logo University of Waterloo.

Navržený postup Jonssonova týmu obsahuje i jeden speciální požadavek. Může fungovat jedině v takovém časoprostoru, kde se virtuální fotony pohybují pomaleji, než kolik činí rychlost světla. Kdyby byl náš čtyřrozměrný časoprostor plochý, tak by v něm žádné dosvity virtuálních fotonů nevznikaly. Úplně plochý ale není, takže tu dosvity virtuálních fotonů máme.



Nejde ale jenom o zajímavý styl přenosu informace. Výzkum Jonssona a jeho kolegů má i širší, kosmologické důsledky. Jak se zdá, dosvit virtuálních fotonů ze zásadních událostí v mladičkém vesmíru by mohl nést více informace, nežli světelné záření z té doby. To by byl zásadní zvrat v pozorování pradávného vesmíru. Až doteď si všichni mysleli, že ranný vesmír můžeme pozorovat jedině díky reálným fotonům. Kromě astrofyziků se na rozpracovaný koncept kvantových přízraků těší vývojáři technologií kvantové komunikace. Jonsson a spol. teď prý intenzivně pracují na využití svého výzkumu ve kvantové komunikaci skrz optická vlákna.



Video:  Robert JONSSON - EURAXESS Science Slam 2014. Kredit: EURAXESS Links North America

 


Literatura
PhysOrg 31. 3. 2015, Physical Review Letters 114: 110505.

Datum: 02.04.2015 00:30
Tisk článku

Související články:

Světélkující nanodřevo s kvantovými tečkami prosvětlí interiéry     Autor: Stanislav Mihulka (08.11.2020)
Jak udržet kvantový stav téměř po celou věčnost?     Autor: Stanislav Mihulka (25.08.2020)
Detektor záření z černého křemíku prolomil hranici 100% účinnosti     Autor: Stanislav Mihulka (16.08.2020)
Překvapivý průlom: Vědci vytvořili kvantové stavy v běžné elektronice     Autor: Stanislav Mihulka (22.12.2019)
V Číně postavili kvantový dron, který je leteckým uzlem kvantové sítě     Autor: Stanislav Mihulka (23.06.2019)



Diskuze:

Prima

Petr Jíčínský,2015-04-03 18:59:05

Obrazy jak po LSD a nápis European Commmission = dávka nepotřebných a zbytečných halucinací.
To věda faktů skončila a bude následovat fantasy, čarovné meče a lesní duchové?
Pán nepřinesl žádný důkaz ani návrh jeho uskutečnění. Jestli je to koncept, tak rozhodně ne vědecký, ale literárně filmový, asi jako motor, do jehož nádrže se vlije pár mililitrů vody a on ji rozloží na magické palivo o výkonu ekvivalentnímu cisterně benzínu.

Odpovědět

informace je uspořádání a proto je nehmotná

Josef Hrncirik,2015-04-03 15:03:38

nositelem informace je uspořádání hmoty či energie v prostoru či čase. Proces vytváření zápisu a čtení a transportu a využití informace či dokonce opravy chyb, či evoluce,je nutně spojen s lokálním snižováním entropie a to již u média pouze pozorujícího (provádějícího dočasný zápis aktuálně "viděného". To vyžaduje dodání volné energie, tj. v reálném světě vede nutně k degradaci energie. Informace chce exergii při pozorování, zápisu, čtení zapsaného, komparaci s dalšími informacemi, výpočtech (transformacích), regulačních aktech, ... Jakýkoliv výběr stavu lepšího pro komfort či přežití vyžaduje snížit entropii, tj. vydat exergii. 2x horší je mít 2 informace. Reálnou a virtuální. Nejspíše musí být i komplexně sdružené, tj. 4 kusy. Reálná je 666. Zbytek je pravděpodobně trojjedinný.

Odpovědět

Zdroj informácie - Boh

Viktor Abc,2015-04-03 11:11:54

Zdroj informácie - Boh je príčinou všetkého čo vidíme a aj čo nevidíme. Boh ako zdroj z ktorého vyšlo Slovo a skrz to Slovo, ktoré je nositeľom informácie a teda aj zmyslu všetkého vzniklo to všetko čo vidíme a nevidíme. Potom nehmotná informácia, má duchovný - nehmotný pôvod - zdroj a teda nehmotný nosič. Nehmotná informácia predchádzala hmote, pretože samotná hmota je jej produktom a je aj nosičom informácie, skrz ktorú vznikla a tvorí podstatu, ktorú vnímame ako hmotu. Hmota je v podstate vzájomné pôsobenie síl v daných zákonitostiach a tieto zákonitosti sú nehmotnou informáciou, ktorá sa takto prejavuje vo forme hmoty. Nehmotná informácia sa aj prejavila na zemi vo forme života a je všade okolo nás.

Odpovědět

Buď je to záznej z 1. apríla, alebo

Rene Mikolas,2015-04-03 06:12:03

Ja som si tak predstavoval vedomie. A je to spomenuté v tejto vete: "Není při něm přenášená žádná energie, ale příjemce zprávy nějakou energii přece jenom potřebuje, aby mohl zachytit přicházející signál."
*
Ak letí lúč tak dopadne na pohlcujúci cieľ a tam odovzdá energiu, ale "otvorenosť" alebo "neotvorenosť" oblokov (so zrkadlovými oblokmi) cez ktoré lúč prejde alebo neprejde sú nehmotné, ale predstavujú zápis informácie.
Ergo, naše vedomie (duša) je nehmotné.

Odpovědět

A jeje, to bude zase

J Kasom,2015-04-02 23:38:49

Šarlatánů,co budou mít zisky...
Už vidím "novou a zaručeně" fungující třídu virtuálních
homeopatik, virtualizovaných talimanů z učitě "pozitivnímy" informacemi, no atd... :)

Odpovědět

čím jsou tedy neseny rozlišitelné stavy? Jak je

Josef Hrncirik,2015-04-02 19:01:45

přiřadím k fotonům, jakým působením bez energie?. Jaký to má šum pozadí? S čím to vůbec interaguje skutečně?

Odpovědět

Možné řešení paradoxu černých děr?

Petr Klika,2015-04-02 17:06:24

Dobrý den přeji, chtěl jsem se zeptat, zda by tento princip nemohl sloužit také k řešení problému černých děr, ve kterých se spolu s hmotou ztrácí kvantová informace? Pokud by černá díra mohla informace "vyzářit" spolu s virtuálními fotony, zatímco skutečné fotony by byly opět pohlceny černou dírou, nemusela by se kvantová informace v singularitě ve skutečnosti ztrácet. Děkuji a zdravím, Petr Klika

Odpovědět

Virtuální optická vlákna

Martin Krupicka,2015-04-02 16:39:08

Přenos virtuálních fotonů klasickým optickým vláknem není možný. Je zapotřebí vyvinout virtuální optická vlákna, uzpúsobená k jejich šíření.

Odpovědět

Radka Sladká,2015-04-02 12:13:06

Kdepak, dneska už mě nenachytáte :-)

Odpovědět



Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace