Как возможна связь в реальном времени на расстоянии сотен световых лет? Из этой статьи вы узнаете о знаменитом эксперименте Азбель-Вутрич, в ходе которого юная галлентская изобретательница Ли Азбель решила эту проблему.

После овладения технологией создания червоточин казалось, что пространство наконец покорено. Однако связь по-прежнему осуществлялась лишь со скоростью света, и, несмотря на «сокращение» расстояний между далёкими регионами, коммуникация в реальном времени оставалась невозможной. Эта проблема стала одной из главных помех на пути освоения глубокого космоса.

Амарры первыми освоили технологию прыжковых врат и первыми столкнулись с ней. Они запустили множество финансируемых государством научно-исследовательских программ, было воплощено несколько смелых и нестандартных проектов, но безуспешно. В конце концов, Империя свернула исследования, приняв факт недоступности сверхсветовой связи (ССС).

Столетия спустя галленты и калдари столкнулись с той же проблемой, возникшей после создания двигателя Сотё-Урбаата. Новый привод обеспечивал перемещение со сверхсветовой скоростью, и первые испытания прошли внутри родной системы галленте и калдари. Связь обычными средствами с разогнанным кораблем была невозможна. Чтобы подстегнуть исследования в этой области, как галленты, так и калдари, назначили внушительную премию для тех, кто решит проблему. Это привело к одной из самых яростных исследовательских гонок в истории науки.

Как и у амарров, было предпринято множество попыток, но ни один проект не увенчался успехом. Наконец, молодая галлентская исследовательница Ли Азбель нащупала решение, скрытое глубоко в основах физики, которое оказалось настолько простым, что поначалу было отвергнуто как мистификация.

Переворот случился, когда знаменитый эксперимент Азбель-Вутрич продемонстрировал работоспособность теории. Вскоре последовало широкое внедрение, и случился невиданный скачок на фондовых рынках — тысячи компаний начали стремительно расширять своё влияние в освоенном космосе.

Ключ к решению лежит в древнем физическом парадоксе Эйнштейна-Подольского-Розена (ЭПР). Парадокс ЭПР известен тем, что противоречит положениям квантовой физики в некоторых важных аспектах. В частности, он показывает несостоятельность другой старой физической теории — принципа неопределённости Гейзенберга. Принцип неопределённости утверждает, что невозможно абсолютно точно определить состояние элементарной частицы, независимо от чистоты эксперимента и точности оборудования. Классический пример — определение скорости и координат свободной частицы. Чтобы получить её координаты, мы должны «увидеть» частицу, а для этого нужно «осветить» её хотя бы одним фотоном. Но столкновение фотона с частицей изменит её скорость, и мы не сможем сказать, какова была скорость частицы в момент определения координат.

Парадокс ЭПР описывает возможность получения пары элементарных частиц, связанных таким образом, что они являются зеркальным отражением друг друга. Например, две частицы с параметрами (x0,v) и (x0,-v) находятся в одной точке, но имеют противоположные по вектору и равные по абсолютному значению скорости. Через некоторое время частицы будут разделены большим расстоянием, и измерения параметров каждой из них можно провести независимо. Парадокс ЭПР утверждает, что теперь, измерив координаты одной частицы и скорость другой, мы получим информацию о точном состоянии обеих частиц — а это нарушает принцип неопределённости.

Однако последовавшие эксперименты подтвердили принцип Гейзенберга, к удивлению многих разрешив парадокс ЭПР. С точки зрения математики это не вызывает никаких вопросов, т. к. коллапс волновой функции в момент измерения является мгновенным процессом. Но гораздо труднее осознать, что с физической точки зрения получается, что изменение состояния мгновенно распространяется между двумя парными частицами. На основе этой догадки немедленно попытались осуществить сверхсветовую связь: изменение состояния одной частицы ведёт к немедленному изменению другой, передавая таким образом один бит информации. Однако детальный математический анализ показал, что из-за статистической природы элементарных частиц передаваться будет лишь шум, и теория была отложена на долгие тысячелетия.

Именно здесь Ли Азбель посетило то редкое озарение, приводящее к прорывам в науке. Она предположила, что даже если при передаче на выходе получается чистый шум, его структура может быть использована для кодирования информации. Конечно, было хорошо известно, что каскад бифуркаций, приводящий к появлению хаотичных временных рядов, имеет универсальную структуру, определяемую константой Фейгенбаума. Возьмём семейство параметрических функций, определённых на интервале [0,1], называемое логистической картой. Задав параметры и начальные условия карты, можно получить некую произвольную числовую последовательность. Азбель решила подойти к проблеме с другой стороны, т. е. можно ли, имея хаотичную последовательность, вычислить начальные условия? Применив метод анализа максимальной энтропии к шенноновский информационной энтропии сигнала, она нашла способ решить проблему инверсии. Более того, она продемонстрировала, что тонкая модуляция квантовых состояний частиц, обычно вносящая помехи в процессы измерения, позволяет передавать специфически структурированный шум.

Процесс передачи выглядел так: байт информации кодировался в исходных параметрах логистической карты, стремящейся к хаотическому аттрактору. Полученный шум использовали для модуляции воздействия на ряд связанных элементарных частиц. В то же время на приемнике проводили измерения парных частиц, и получали последовательность шумов. Результат обработывался методом анализа максимальной энтропии для определения исходных параметров генерации, и по построенной логистической карте расшифровывался байт информации. Информация передается моментально, независимо от расстояния. Нужно заметить, что передаваемый шум совершенно не коррелирует с шумом принимаемым. Единственное, что их объединяет — это хаотический аттрактор логистической карты распределения.

Как было сказано ранее, эти теоретические выкладки казались слишком невероятными, чтобы быть правдой. Эксперимент Азбель-Вутрич был проведён в очень простых условиях, как и древний эксперимент Аспекта, и историческим моментом стала передача первого смайлика «:-)». Вслед за этим наступил пик научно-технологической гонки с целью стать первыми, кто разработает и внедрит широкодоступную технологию.

Результатом стало появление знакомых всем флюидных роутеров, или жидкостных маршрутизаторов, которые стали кирпичиками мировой коммуникационной сети. Если опустить математические подробности, архитектура жидкостного роутера обманчиво проста. Первым шагом их производства является создание связанных квантовых состояний атомов. Это делается с использованием сверхтекучего гелия-4 в состоянии конденсата Бозе, где все атомы гелия находятся в одинаковом квантовом состоянии. Микроскопическая капля такой жидкости аккуратно разделяется на две. С этого момента две капли, а если точнее, атомы гелия в каплях, связаны друг с другом. Каждая капля затем помещается в отдельный прибор, являющийся кодером/декодером и передатчиком. Таким образом, два роутера оказываются связаны, независимо от расстояния между ними. Один роутер устанавливается на космический корабль, а второй остаётся у провайдера, имеющего связь с другими парными системами. Формируется децентрализованная сеть, где информация может передаваться через множество роутеров и провайдеров. Такая структура напоминает древний «Интернет».

Единственное ограничение такой системы связи — ёмкость канала. Производство связанного сверхтекучего гелия-4 дорогостоящий процесс. Кроме того, для кодировки каждого байта необходимо использовать большое число атомов, т. к. хаотическая последовательность на выходе должна быть статистически достоверной. Это приводит к ограничению пропускающей способности до Х байт/сек. Более того, процесс передачи снижает число пригодных для использования атомов, что приводит к ограничению общего объёма информации, который может передать каждая конкретная пара роутеров.

Со времени создания несколько веков назад, сервис ССС распространился во все уголки галактики EVE. Несмотря на то, что производством роутеров и предоставлением сервиса занимаются независимые компании, вся структура находится под постоянным наблюдением подразделения Конкорда, следящим за выполнением компаниями обязательств по защите информации. Острая конкуренция на рынке телекоммуникаций сделала ССС дешёвой и эффективной как для простых разговоров, так и для многомиллиардных сделок на расстоянии световых лет.

Перевод © корпорация Seven Crafts

[#] 08.05.2011 @ 16:04 by Agent007
+ 0 -
Хорошая статья. Есть 2 опечатки:
1. "Это приводит (у) ограничению"
2. "который (можно) передать каждая конкретная пара роутеров." ответить
- [#] 24.05.2011 @ 03:48 by .up
+ 1 -
fixed ответить
[#] 07.05.2013 @ 15:22 by madnetat
+ -1 -
Забавно с точки зрения науки. Даже ЭПР-парадокс упомянули и принцип неопределенности Гейзенберга ) ответить

Написать комментарий
 
EVE Online and the EVE logo are the registered trademarks of CCP hf. All rights are reserved worldwide. All other trademarks are the property of their respective owners. EVE Online, the EVE logo, EVE and all associated logos and designs are the intellectual property of CCP hf. All artwork, screenshots, characters, vehicles, storylines, world facts or other recognizable features of the intellectual property relating to these trademarks are likewise the intellectual property of CCP hf. CCP hf. has granted permission to EVE-RU to use EVE Online and all associated logos and designs for promotional and information purposes on its website but does not endorse, and is not in any way affiliated with, EVE-RU. CCP is in no way responsible for the content on or functioning of this website, nor can it be liable for any damage arising from the use of this website.