Internetas sujungė žemynus, šalis ir pasaulio žmones į vieną globalų kaimą. Galime naudotis viso pasaulio mokslo, kultūros ir technologijų pasiekimais.

Atsiradus internetui, žmogaus protas iš idėjų jėgainės pavirto idėjų lenktynininku. Internetą pradėjome laikyti žmogaus atminties tvarkymo partneriu. Sudarytas iš milijonų tarpusavyje sujungtų kompiuterių ir duomenų bazių, internetas yra neišmatuojamos galios mašina, kurios programinė įranga veikia „debesyse“, kaip sakoma Silicio slėnyje.

Mes užkrauname atmintį „debesiui“ tarsi šeimos nariui ar draugui. Internetas žino daugiau ir gali pateikti informaciją greičiau. Kuo daugiau informacijos galime pasiekti ir greičiau pajėgiame išgryninti jos esmę, tuo produktyvesniais mąstytojais tampame.

Internetas keičia mūsų pažinimo gebėjimus. Artėja ir „daiktų internetas“, kai į internetą bus sujungti milijardai buitinių prietaisų.

Bet tokie tinklai nėra saugūs. Visa informacija, kurią paleidžiame į internetą, yra vieša. Kas moka, ja gali pasinaudoti. Kinija, ilgai tik sekusi pasaulio mokslo atradimus, pastaraisiais dešimtmečiais stebina pasaulį savo technologiniais pasiekimais.

Pasaulio žiniasklaidą ką tik pasiekė žinia, kad Kinija yra pasiruošusi paleisti į orbitą pirmąjį Žemės palydovą kvantiniams eksperimentams, kurių tikslas yra sukurti ypač saugų internetinio ryšio tinklą, kuris sujungs bet kur esančius pasaulio žmones. Panašius kosminius kvantinius eksperimentus taip pat vykdo Kanada, Japonija, Italija ir Singapūras.

Šį rugpjūčio mėnesį į orbitą pakils 600 kilogramų kinų palydovas, kurį kartu kūrė Kinijos ir Austrijos Mokslų akademijos. Palydovo kaina yra 100 milijonų JAV dolerių. Visi ryšiai su Žemės palydovais, visa informacija jiems ir iš jų perduodama mikrobangomis, nes tik jos beveik neslopdamos praeina pro Žemės atmosferą ir jonosferą.

Bet mikrobangų fotonų energija yra maža. Kvantiniams ryšiams reikia didesnės energijos fotonų – šviesos fotonų. Bet šviesolaidžiais arba oru sklindantys fotonai išsklaidomi arba sugeriami, o jų stiprinimas išlaikant fotonų trapią kvantinę būseną yra ypač sunkus uždavinys.

Kinų tyrėjai mano, kad fotonų sklidimas kosmose yra sklandesnis, oro molekulių mažiau išsklaidomas ir todėl leis užtikrinti ryšius daug didesniais atstumais. Kvantiniai ryšiai būtų ypač saugūs todėl, kad bet koks įsikišimas į juos bus lengvai pastebimas, kad bet koks klausymasis paliktų žymę.

Pavyzdžiui, dvi šalys galės slaptai bendrauti tarpusavyje naudodamiesi šifru, užkoduotu fotonų poliarizacijoje. Kol kas mokslininkai pademonstravo tokius kvantinius ryšius iki 300 kilometrų atstumu.

Kinų žemės palydovo širdis yra kristalas, kuris kuria taip susijusių (angl. entangled) fotonų poras, kad kiekvieno fotono kvantinės būsenos negalima apibūdinti nepriklausomai, kad ir kaip toli jie būtų vienas nuo kito.

Palydovo pirmoji užduotis bus paleisti šias fotonų poras į partnerių žemės stotis Pekine ir Vienoje ir sugeneruoti jose slaptus kodus. Dviejų metų eksperimentų metu planuojama atlikti tyrimus, įrodančius, kad ši fotonų sietis (entanglement) gali egzistuoti tarp fotonų, atskirtų vieni nuo kitų 1 200 kilometrų atstumu.

Nors kvantinė teorija numato, kad tokia fotonų sietis turėtų išsilaikyti bet kokiu atstumu, tačiau tai dar reikia įrodyti. Jeigu eksperimentas bus sėkmingas, Kinija ruošiasi leisti kitus Žemės palydovus kvantinio interneto kūrimui. Saugaus pasaulinio interneto sukūrimui reiktų apie 20 palydovų. Tačiau skirtingos šalys taiko skirtingą taktiką.

Singapūro nacionalinis universitetas (SNU) ir Jungtinės Karalystės Stretklaido (Strathclyde) universitetas panašiems kvantiniams eksperimentams kosmose jau naudoja pigius 5 kilogramų svorio palydovus, vadinamus kubiniais palydovais (cubesats). Jie kainuoja tik 100 000 JAV dolerių.

Projekto vadovas, SNU fizikas Alexander Ling mano, kad tokie maži palydovai padės sukurti saugų visiems prieinamą kvantinį internetą. Kanados mokslininkai siūlo generuoti susijusių fotonų poras žemėje ir siųsti jas į 30 kilogramų svorio mikropalydovą.

Waterloo universiteto fizikas Brendon Higgins mano, kad tai būtų pigiau, nei generuoti fotonus erdvėje. Iššūkis būtų tik pasiųsti fotonus į skriejantį kosmose palydovą. Italijos Padua universiteto tyrėjai, vadovaujami Paolo Villoresi, pernai parodė, kad fotonai, reflektorių atspindėti iš palydovo atgal į Žemę, išlaiko kvantines būsenas, tinkamas šifravimui (žiūr. G. Vallone et al. Phys. Rev. Lett. 115, 040502; 2015) ir gali būti naudojami slaptų šifro raktų generavimui.

Planuojama kvantinius eksperimentus plėtoti ir dabar skraidančioje Tarptautinėje kosminėje stotyje. Kosminių tyrimų agentūroje (NASA) dirbantis Ilinojaus universiteto Urbanoje (JAV) fizikas Paul Kwiat taip pat mano, kad kuriami kvantiniai kompiuteriai ir kvantinis internetas padarys pasaulinius ryšius daug saugesnius. Jie taps tarsi kvantiniu kompiuterių debebesiu.

O Austrijos Mokslų akademijos fizikas Antonas Zeilingeris, dirbantis kartu su kinais, mano, kad kvantinis internetas bus palydovinių ir antžeminių ryšių kombinacija. Bet dar yra daug iššūkių. Fizikai turės rasti būdus palydovams tiesiogiai bendrauti vieniems su kitais, ištobulinti atsklindančius iš skirtingų šaltinių fotonų susiejimo meną, padidinti duomenų perdavimo spartą naudojant pavienius fotonus nuo megabitų iki gigabitų per sekundę.

Zeilingeris mano, kad jeigu kinų mokslininkų vykdomi kvantų interneto kūrimo eksperimentai bus sėkmingi, kitoms Europos ir JAV tyrėjų grupėms bus lengviau gauti finansavimą kvantinio interneto kūrimui.

Pagaliau, kvantinė teleportatacija (energijos perdavimas iš vieno taško į kitą nekertant fizinės erdvės tarp jų) kosmose gali leisti tyrėjams maišyti fotonus iš palydovų ir sukurti išskleistą Žemės dydžio realios apertūros ir milžiniškos skiriamosios gebos teleskopą. Anot Kwiat, juo galima būtų pamatyti ne tik tolimiausias planetas, bet ir perskaityti lentelės numerį, numestą, pavyzdžiui, ant Jupiterio palydovų.

VU profesorius Jonas Grigas

Komentarai ()