Quyosh nuri bilan kvant uyish — ilmiy fantastikaga o'xshaydi, ammo bu haqiqat

Ba'zi ishlar filmlardan olinganga o'xshaydi, lekin aslida ro'y bo'lyapti: olimlar oddiy quyosh nuri bilan kvant uyishni (quantum entanglement) yaratish yo'lini topishdi. Einstein buni "hayratlanarli masofadan ta'sir" deb atar edi.

Oldin esa bu ish uchun faqat lazerlar kerak edi. Ko'p lazerlar. Va lazerlar juda ko'p energiya talab qiladi. Kvant texnologiyalari rivojlanishi bilan bu elektr sarfi jiddiy muammo bo'lib qolmoqda.

Lekin vaziyat o'zgarish arafasida.

Kvant uyish nima o'zi?

Ikki dona zarracha (masalan, fotonlar — yorug'lik zarrachalari) o'zaro bog'langanida, ular g'alati holatga tushadi. Ulardan birini o'lchaysizmi — ikkinchisi haqida bir zumda bilib olasiz. Qaysi masofada bo'lishidan qat'i nazar. Birini o'zgartirsangiz, ikkinchisi darhol javob beradi. Misol uchun, biri Marsda, biri hovlingizda bo'lsa ham, ular doim bir-birini "tushunadi".

Bu faqat qiziqish uchun emas. Uyish kvant kompyuterlar, singan shifrlash va aniq sensorlar uchun asos hisoblanadi.

Muammoni o'zi

Odatda olimlar fikri shunday edi: uyish uchun tartibli yorug'lik kerak. Lazerlar "koherent" yorug'lik beradi — barcha to'lqinlar bir xil harakatda. Qandaydir harbiy parada barcha askarlarning bir xil qadam tushishi kabi.

Quyosh nuri esa aksincha — to'liq tartibsizlik. Har qanday rang, har qanday yo'nalish. Olimlar bunga "uyish yaratib bo'lmaydi" deb qarashardi.

Ammo yaxshi ilm shundaki — eng muhim kashfiyotlar aynan shu "aniq" deb hisoblangan farazlarni so'rashdan keladi.

Birinchi qadam

Bir necha yil oldin Otava universiteti olimlari oddiy LED chiroqlar bilan tajriba o'tkazishdi. LED chiroqlar hech qachon "tartibli" yorug'lik bermaydi. Ammo natija kutilmaganda bo'ldi — uyish yuzaga keldi.

Bu yaxshi g'oya bo'ldi. Yorug'lik boshqa tomondan tartibsiz bo'lishi mumkin, lekin baribir uyish hosil qilishi mumkin ekan.

Savol tug'ildi: agar LED bilan bo'lsa, undan ham "bezorroq" narsa bilan nega bo'lmasin?

Javob quyosh nuri edi.

Qanday qilib quyoshni yig'ishdi?

Muammo katta edi. Quyosh nuri tarqoq va yo'nalishsiz. Uyish yaratish uchun uni kichkina — atigi 1 mm kristallga qaratish kerak edi.

Max Planck instituti olimlari ajoyib yechim topdi: oynadek katta linza (Fresnel linzasi) yordamida quyosh nurlarini yig'ib, ingichka tolali optik tolaga yo'naltirdi. Bu "quyosh shlangisi" orqali energiya kristallga tushdi va uyish paydo bo'ldi.

Eng qiziq qismi

Aslida bu tadqiqotning eng zamonaviy tomoni boshqacha edi. Olimlar muhim narsani tushundilar: quyosh nuri rang va yo'nalish bo'yicha tartibsiz bo'lsa ham, bitta xususiyat bo'yicha — polarizatsiya (yorug'lik to'lqinlarining tebranish yo'nalishi) — uyish hosil qilishi mumkin.

Qolgan barcha tartibsizlikni e'tiborsiz qoldirib, faqat polarizatsiyaga e'tibor qaratdilar. Va bu ishladi!

Bu shunga o'xshaydiki: orkestr butunlay notek, yarim musiqachilar boshqa ashula o'qiyapti — lekin barobar asosiy raqs yaxshi bo'lsa, muvaffaqiyat.

Nega bu muhim?

Sun'iy yo'ldoshlar haqida o'ylab ko'ring. Hozir kvant shifrlash uchun lazerlar va og'ir qurilmalar kerak. Bu qimmat, og'ir va ko'p energiya talab qiladi.

Quyosh nuri bilan esa yo'ldosh faqat quyosh energiyasidan foydalanib shifrlash kalitlarini yaratishi mumkin. Kamroq jihoz, kamroq og'irlik — kosmosda kamroq muammo.

Bundan ham katta imkoniyat shundaki: kvant kompyuterlar juda istiqbolli, lekin ularni kengaytirish juda murakkab va energiya talab qiladi. Quyosh nuri yordamida butun shaharni elektr bilan ta'minlash kerak bo'lmasligi mumkin.

Nima o'rgandik?

Bu tadqiqotda texnik yutuqdan ko'ra boshqa narsa muhimroq: kimdir "bunday bo'ladi" deb o'ylangan narsaga "ammo agar boshqacha bo'lsa?" deb so'radi.

Ilm shunday rivojlanadi — bizga o'rgatilgan narsalarni qabul qilmasdan, farazlarni sinab, chekkalarini tekshirib.

Keyingi marta quyoshda isinayotganda eslang: shu yorug'lik bir kun kelib kvant kompyuterlarni ishlatishi, xavfsiz aloqa qilishimiz yoki kvant fizikasining sirli dunyosini o'rganishimiz uchun xizmat qilishi mumkin.

4,6 milliard yillik narsa uchun yomon emas, to'g'rimi?