Квантово-механическая система связи панком

 

Изобретение относится к технике связи и может использоваться при передаче информации на основе нелокальной квантовой корреляции между частицами или квантовой телепортации. Технический результат заключается в осуществлении мгновенной передачи информации с передающей стороны на приемную сторону вне зависимости от расстояния. Для этого на передающей и приемной сторонах установлены идентичные лазеры или резонаторы-источники волновой ψ-функции и устройства их пространственной ориентации. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к системам передачи информации, использующим для передачи не электромагнитные волны.

Известны системы связи, содержащие на передающей стороне лазер и модулятор, а на приемной стороне - фотоприемник (фотодетектор) и демодулятор (см. RU 2106749 Cl, H 04 В 10/02, 10.03.1998).

Недостатком данной системы является значительная зависимость связи от погодных условий.

Устранение данного недостатка путем передачи оптических сигналов по световоду приводит к тому, что система связи становится стационарной, то есть абоненты (пункты связи) не могут быть мобильными (см. RU 2116700 Cl, H 04 В 14/00, 27.07.1998; US 5339182 Al, 16.08.1994; DE 4443575 Cl, 26.09.1996; ЕР 154503 А2, 11.09.1985 и т.д.).

Наиболее близким по технической сути к настоящему изобретению является система связи, содержащая оптический квантовый генератор (лазер) и модулятор на передающей стороне и фотоприемник и демодулятор - на приемной стороне (см. ЕР 920149 А2, H 04 В 10/00, 02.06.1999).

Недостатком данной системы является необходимость наличия “классической” связи, что делает систему стационарной.

Задачей данного изобретения является создание мобильной системы связи, использующей квантово-механические способы передачи.

Начиная с 1935 г., с работы Эйнштейна, Подольского и Розена (Einstein A., Podolsky В., Rosen N. Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?//Physical Review, 1935, vol. 41, p.777), производятся теоретические исследования о возможностях и условиях квантовой телепортации.

Возможность квантово-механического дальнодействия подтверждены экспериментами By и Шэкноу, Дж. Белла, Пфлигора и Мандела (Pfleegor R.L., Mandel L. Interference of Independent Photon Beams//Physical Review, 1967, vol. 159, p.1084).

В последнее время разработки по квантовой телепортации получили развитие в многочисленных экспериментальных исследованиях (из последних можно упомянуть: Jennewein Th., Weihs G., Jian-Wei Pan, Zeilinger A. Experimental Nonlocality Proof of Quantum Teleportation and Entanglement Swapping//Physical Review Letters, 2002, vol. 88; Bowen W.P., Lam P.K., Ralph T.C. Biased EPR Entanglement and Its Application to Teleportation//Journal of Modern Optics, 2002 \accepted\).

Техническим результатом является возможность осуществления "мгновенной" связи вне зависимости от расстояния между источником и приемником информации.

Для этого квантово-механическая система связи содержит на передающей стороне источник волновой ψ-функции (например, монохроматический лазер или твердотельный резонатор) и модулятор (например, ячейку Фарадея или механический поляризатор), а на приемной стороне - идентичный источник волновой ψ-функции и анализатор (детектор).

При этом источники волновой ψ-функции на приемной и передающей сторонах должны быть одинаково ориентированы в пространстве (быть пространственно конгруэнтными). Для этого квантово-механическая система связи ПАНКОМ содержит блоки пространственного ориентирования.

Поясним особенности работы квантово-механической системы связи ПАНКОМ согласно изобретению.

На передающей стороне осуществляют модуляцию информационного сигнала по фазе или плоскости поляризации луча лазера. На приемной стороне луч аналогичного и пространственно ориентированного лазера направляется на анализатор, выполняющий функцию детектора.

Поскольку оба лазера описываются одной волновой ψ-функцией, согласно квантово-механической теории это есть одно устройство, и воздействие на одну часть мгновенно вызывает отклик в другой части.

В случае использования в качестве модулятора ячейки Фарадея, величина угла поворота ϕ плоскости поляризации для каждого вещества (рабочего тела или среды возбуждения или распространения волновой функции ψ) пропорциональна длине L оптического пути кванта (фотона) в веществе и напряженности β внешнего магнитного поля и выражается соотношением

ϕ=[B]Lβ,

где [В] - постоянная Верде или удельное магнитное вращение, характерное только для данного вещества.

Простейшая разновидность квантово-механической системы связи ПАНКОМ - "квантово-механический телефон", в котором пространственная ориентация лазера на передающей стороне флюктуирует в соответствии с колебаниями источника информации (в данном случае мембраны микрофона), к которой механически прикреплен лазер, а идентичный лазер - на принимающей стороне через фотодетектор и усилитель вызывает соответствующие колебания приемника-демодулятора (в данном случае мембраны наушника).

Лазер или иной источник информации (резонатор) может быть связан с модулятором как механически, так и оптически.

В пределах Земли ориентация лазеров (или других источников волновой ψ-функции) может осуществляться на звездное небо, например, на Полярную Звезду. Чем точнее ориентация лазеров (источников-резонаторов) в пространстве, тем выше "чувствительность" системы, то есть более точно передается информация.

Для повышения помехозащищенности в качестве модуляционного сигнала можно использовать двоичный (цифровой) сигнал.

Для обеспечения дуплексной связи можно использовать систему, в которой имеются дополнительные лазеры, работающие на другой моде.

Для обеспечения многоканальной связи можно использовать систему, лазеры (источники волновой ψ-функции) которой представляют собой многомодовый резонатор, связанный с многоканальными передатчиком-модулятором и приемником-демодулятором.

Для обеспечения пеленгации, помимо лазеров (источников-резонаторов) передающей и приемной сторон и устройств пространственной ориентации на передающей и приемной сторонах, может использоваться третий идентичный по параметрам лазер (источник-резонатор) с устройством пространственной ориентации.

Экспериментально система ПАНКОМ была апробирована, показала работоспособность и дала обнадеживающие результаты.

Формула изобретения

1. Квантово-механическая система связи, содержащая на передающей стороне лазер и связанный с ним модулятор, соединенный с источником информации, а также устройство пространственной ориентации лазера, а на приемной стороне идентичный по параметрам лазер и связанный с ним приемник-демодулятор, а также устройство пространственной ориентации, при этом устройства пространственной ориентации на передающей и приемной сторонах осуществляют ориентацию лазеров передающей и приемной сторон пространственно конгруэнтно.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что модулятор связан с лазером механически.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что модулятор связан с лазером оптически.