teknologi

Kvanteteleportering: alt du ville vite, men var redd for å spørre

To interessante ting skjedde forrige måned.hendelser innen kvanteteknologi: Kinesiske forskere teleporterte fotoner av lys fra en bakkestasjon til en romsatellitt og den årlige konferansen for ledende eksperter innen kvantefysikk ble holdt i Moskva. Business Insider klarte å fange Dr. Eugene Polzik fra Niels Bohr-instituttet, en av de ledende ekspertene innen kvanteteleportering, og avhøre ham om en rekke spørsmål, inkludert den fremragende suksessen for sine kinesiske kolleger.

”Teleportasjoner av denne typen ble utført ilaboratorieforhold siden 1997, men kinesiske forskere klarte imidlertid å oppnå denne fantastiske teknologiske effekten på stor avstand, sier Polzik.

I 2012 lyktes et team med europeiske forskereteleporterte fotoner mellom de to Kanariøyene. Mellom sender- og mottaksapparatene var avstanden 141 kilometer. De kinesiske forskerne klarte å bryte denne rekorden i juli, da de med hell teleporterte fotoner til en avstand på mer enn 500 kilometer.

Vi har lenge drømt om en lignende teknologi fraStar Trek, selv om vår intuisjon alltid har sagt at teleportering i prinsippet er umulig. Imidlertid er fysikken i vår virkelige verden, hvor vi bor daglig, i liten grad lik fysikken i kvantas verden. Her er lovene til en fallende stein fra en klippe og kontrollerende elektroner og individuelle lysfotoner helt forskjellige fra det vi er vant til å se. Derfor, i en så bisarr verden, er nesten alt mulig, inkludert teleportering. Hvordan finne ut av alt? Begynn med kvanteforviklinger.

Hva er kvanteforviklinger?

Noen ganger viser det seg at to kvantepartikler er detspeilkoblet. Uansett hva som skjer med en av disse partiklene, vil det samme skje med den andre. Selv om de er adskilt med store avstander. De er fremdeles to separate objekter, men de er identiske i alt. Når to partikler skiller tilstandene sine fra hverandre, blir slike partikler kalt innfiltret.

"Anta at jeg har laget et par sammenfiltrede fotoner," forklarer Crawler.

”Jeg lar den ene være med meg, og den andre sender jeg medved hjelp av en laser på en romsatellitt i bane, i håp om at fotonet vil nå sin destinasjon. Teleportering kan bare betraktes som vellykket når tilstanden til sammenfiltring av to fotoner er delt mellom sender- og mottaksstasjonene. ”

Den viktigste tekniske kompleksiteten i prosessenTeleportering er overføring av et foton i en viss avstand fra en sammenfiltret partikkelpartner. Når det gjelder det kinesiske eksperimentet, var det ene fotonet i et laboratorium på jorden, og det andre ble med hell sendt til en kretsende satellitt. Endringene som har skjedd med fotonet på jorden som en del av manipulasjonene fra forskere, har også påvirket fotonet i verdensrommet - dette er kvanteteleportering i sin reneste form.

Hvordan forstå om satellitten mottok ønsket foton, og ikke noen tilfeldig lyspartikkel?

Dette er relativt enkelt å gjøre takket væreen prosess som kalles spektralfiltrering. Det lar forskere identifisere og spore individuelle lysfotoner, og merke dem med et unikt identifikasjonsnummer.

“Du vet hvor ofte fotonet ersend, du vet dens retning. Satellitten ledes til en opprinnelseskilde lokalisert på jorden. Hvis du har veldig bra optisk utstyr på begge sider, ser denne optikken bare kilden, og ikke noe mer, fortsetter Polzik.

Den spektrale filtreringsmetoden er likegyldig til “støy” i form av andre fotoner. Under det samme eksperimentet på Kanariøyene ble for eksempel transmisjonen utført på en klar solrik himmel.

Millioner av fotoner ble overført til satellitten, men bare 900 nådde målet. Hvorfor?

Jo lenger du prøver å sende floketefoton, jo mindre effektiv blir denne prosessen. Dessuten er jordens atmosfære i konstant bevegelse, så det er enkelt å miste fotoner langs veien inn i det ytre rom.

"Selv om det ikke var en atmosfære, degdet er fortsatt nødvendig å fokusere lysstrålen slik at den er rettet mot satellitten. Hvis du skinner en laserpeker på håndflaten din, vil lyspunktet være lite, men bare fjerne laseren og punktet blir større - dette er diffraksjonsloven, sier Polzik.

Fra jorden er det ganske vanskelig for lys å bryte gjennom til verdensrommet (til en optisk mottaker montert på en kretsende satellitt). Det er sterkt forvrengt, så de fleste fotoner går rett og slett ingen steder.

”Vellykket teleportering er bare mulig klveldig kort tid. Generelt sett er dette veldig upraktisk, men ikke desto mindre finnes det måter å anvende denne teknologien på, ”fortsetter Polzik.

Er kvanteteleportering en umiddelbar dataoverføringsevne?

Egentlig ikke. Teleporterbare objekter forsvinner ikke, og dukker deretter opp igjen et annet sted. Forskere bruker sammenfiltring for å overføre informasjon om kvantetilstanden til en foton til en annen. Uten denne informasjonen må fotonet fysisk dekke hele avstanden mellom sender og mottaker. Og igjen overføres ikke informasjon umiddelbart. Dette er bare mulig når avsenderen måler kvantetilstanden til fotonet sitt, og dermed endrer fotonets tilstand ved mottakeren. På grunn av kvanteforvikling, blir i det vesentlige ett foton et annet foton.

Så hva er alt dette til?

Kvanteteleportering kan bevise konseptetmulighetene for å lage et ultrasikkert globalt kommunikasjonsnettverk. Som en nøkkel for å åpne en lås, vil en melding som sendes over et kvantum-nettverk bare nå adressaten som har et riktig sammenfiltret foton, som vil tillate den å motta og lese denne meldingen.

Albert Einstein kalte en gang kvantumsammenfiltring av "forferdelig langdistanseaksjon", men denne langdistansehandlingen er en grunnleggende komponent som alt fungerer. Og en dag kan han bli driveren for vår trygge kommunikasjon i fremtiden.

Facebook -melding for EU! Du må logge inn for å se og legge ut FB -kommentarer!