Исследователи из университетов Северной Каролины и Рочестера научились передавать информацию с помощью частиц нейтрино. Это позволит создать революционный вид связи без использования спутников или проводов
Ученым удалось переправить короткое сообщение (слово «neutrino») сквозь 240-метровую скалу, выпуская пучки нейтрино — почти не имеющих массы частиц, способных перемещаться со скоростью света. Нейтрино не имеют заряда и способны проникать сквозь почти любое вещество. Каждую секунду сквозь каждый квадратный сантиметр земной поверхности проходит 65 млрд. нейтрино, испускаемых Солнцем.
«Используя нейтрино, можно наладить прямую коммуникацию между любыми двумя точками Земли без использования спутников или кабелей. Нейтринные системы связи будут гораздо сложнее современных систем, но они будут иметь важное стратегическое значение»,— говорит профессор электронной и компьютерной инженерии Университета Северной Каролины Дэн Стэнсил.
В частности, нейтринная связь может быть полезна для передачи сообщений между подводными лодками, разделенными огромными толщами воды. Даже при использовании современных технологий связь между двумя отдаленными друг от друга точками в океане налаживать чрезвычайно трудно.
Также нейтринная связь сможет доставлять информацию на скрытую от земных телескопов обратную сторону Луны, что позволит удаленно управлять луноходами. Аналогичным образом можно будет наладить быструю связь с объектами на Марсе и других планетах.
Способность нейтрино пролетать сквозь целые планеты также делает их очень сложными для улавливания. Огромный 170-тонный аппарат MINERvA, использованный в опытах, в настоящее время может обнаружить один нейтрино из 10 млрд., пролетающих сквозь него. Производство этих нейтрино требует огромного количества энергии и ускорителя заряженных частиц, длина которого составляет несколько километров.
Авторы сенсационного опыта воспользовались многокилометровым ускорителем лаборатории Ферми возле Чикаго. Этот аппарат создавал пучок нейтрино, который направлялся сквозь скалы в детектор MINERvA, установленный в пещере на глубине 100 м.
Ученые закодировали слово «neutrino» стандартным двоичным кодом, в котором единице соответствовала посылка большой группы нейтрино, а нулю — пауза в нейтринном луче. После того, как детектор поймал эти прерывистые пучки, компьютер успешно перевел нули и единицы обратно в словно «neutrino».
«Конечно, на данном этапе наша технология требует огромной массы высокотехнологичного оборудования для передачи сообщения с помощью нейтрино. Сейчас это выглядит не практичным. Но эта демонстрация — лишь первый шаг на пути к тому, чтобы использовать нейтрино для коммуникаций с более удобной аппаратурой»,— комментирует результаты опыта профессор физики Университета Рочестера Кевин Макфарланд.
На следующем этапе ученые намерены направить нейтринную пушку лаборатории Ферми вниз и стрелять пучками частиц сквозь Землю, установив детектор возле Австралии. Это будет самая быстрая система связи на планете: вместо того, чтобы идти 10 тыс. миль по проводам, сигнал будет проходить лишь 8 тыс. миль через центр Земли. Для передачи сигнала из Чикаго в Австралию по спутниковым сетям, которые также используются в телекоммуникациях, требуется преодолеть 50 тыс. миль или более.
Чтобы нейтринная связь заменила традиционную, инженерам придется решить две проблемы: как уменьшить адронный коллайдер до размера смартфона и как создать устройство, способное видеть почти неуловимые частицы.
Вполне возможно, что к моменту решения этих задач технология нейтринной связи может проиграть войну форматов технологии квантовой телепортации. В апреле прошлого года ученые приблизились к изобретению способа мгновенного перемещения в пространстве. Команда ученых из Австралии и Японии успешно транспортировала сложный набор квантовых данных (кубитов), уничтожив их в одном месте и мгновенно получив в другом, без потерь и нарушения порядка связей.