Ученые Центра теоретической физики Хиггса при Эдинбургском университете изучили возможность использования квантовой механики для межзвездной связи. В своей работе, опубликованной на сервере препринтов arXiv, исследователи показали, что галактика и космическое фоновое излучение допускают квантовую связь на межзвездных расстояниях в определенных диапазонах частот.
Ключевая идея ученых заключается в возможности использования запутанности между кубитами — элементарными единицами квантовой информации, которые могут принимать два состояния и находиться в суперпозиции этих состояний. Запутанные пары кубитов, передаваемые инопланетянами на Землю, обладают когерентностью, что позволяет квантовым каналам связи передавать данные намного быстрее, чем с помощью классических методов.
Для изучения возможностей такой связи ученые проанализировали квантовую емкость гипотетических межзвездных каналов, используя данные о свойствах межзвездной среды. Оказалось, что квантовая связь требует строгих условий, включая передачу фотонов в определенных диапазонах частот и наличие гигантских телескопов для приема сигналов.
Для того чтобы кубитовые сигналы можно было передавать на межзвездные расстояния, фотоны должны иметь длину волны менее 26,5 сантиметра, что помогает избежать искажений от космического микроволнового фона. Кроме того, для установления связи с ближайшей звездой Проксимой Центавра необходим наземный телескоп диаметром не менее 100 километров.
Космические телескопы, размещенные за пределами атмосферы, могли бы использовать более короткие длины волн, что позволило бы уменьшить их размер. Однако даже для гамма-лучей, длина волны которых составляет около 0,001 нанометра, потребуются телескопы диаметром около 200 метров. Возможно, инопланетные цивилизации уже используют такие методы связи, но человечество пока не построило достаточно мощные приемные устройства.
Результаты исследования предполагают, что квантово-механическая связь может объяснить парадокс Ферми, заключающийся в отсутствии контакта с инопланетными цивилизациями, несмотря на высокую вероятность существования последних. Если инопланетяне используют квантовые каналы для связи, они не способны установить контакт с Землей.