Hírek az összes tudományban - a kvantum teleportáció mindaz, amit tudni akart

A múlt hónapban két érdekes esemény zajlott le a kvantumtechnológiák területén: a kínai tudósok teleportálták a földi állomásról a műholdra és a moszkvai kvantumfizika vezető szakértőinek éves konferenciájára. A Business Insider képes volt elkapni dr. Eugene Polzikot a Niels Bohr Intézetből, a kvantum teleportáció egyik vezető szakembereiből, és számos kérdésben megkérdőjelezni őt, beleértve kínai munkatársainak kiemelkedő sikerét is.

Régóta régóta álmodtunk egy ilyen technológiáról a "Star Trek" -ről, bár az intuíciónk mindig azt mondta, hogy a teleportálás elviekben lehetetlen. Azonban a valódi világunk fizikája, amelyben napi vagyunk, kevéssé hasonlít a kvantumvilág fizikájához. Itt a lejtő kőnek a sziklatörőtörő törvénye, az elektronok és a fény egyes fotonjainak ellenőrzése teljesen más, mint amit látni szoktunk. Ezért ilyen bizarr világban szinte minden lehetséges, beleértve a teleportációt is. Hogyan értse meg mindezt? Meg kell kezdeni a kvantum összefonódását.

Mi a kvantum összekeveredés?

Néha két kvantumrészecske tükrözött. Bármi történik ezen részecskék egyikével, ugyanez fog történni a másik oldalon. Még akkor is, ha nagy távolságok vannak egymástól. Még mindig két különálló objektum marad, de mindenben azonosak. Ha két részecske egymás között osztozik az állapotukon, akkor az ilyen részecskéket összekulcsolják.

"Tegyük fel, hogy létrehoztam egy pár kusza fotont" - magyarázza Polzik.

"Egyet hagyok a szobámban, és egy másik lézert használok egy keringő műholdra, abban a reményben, hogy a foton eléri a célját. A teleportálás akkor tekinthető sikeresnek, ha két foton bekötése az átviteli és a fogadó állomások között oszlik meg. "

A teleportálási folyamat fő technikai nehézsége a foton egy bizonyos távolságban történő átadása a bonyolult partnerrészecske részéről. A kínai kísérlet esetében egy foton volt a laboratóriumban a Földön, és a második sikeresen elküldték a keringő műholdra. A Föld fotonján bekövetkezett változások a tudósok manipulációi részeként az űrben lévő fotonra is reflektáltak - ez a kvantum teleportáció tiszta formájában.

Hogyan lehet megérteni, hogy a műhold megkapta-e a kívánt fotont, és nem valami véletlenszerű részecskét?

Ez viszonylag egyszerűen egy spektrális szűrési eljárással történik. Lehetővé teszi a tudósok számára, hogy azonosítsák és nyomon kövessék az egyes fényspektrumokat, egyedi azonosítószámmal jelölve őket.

"Ismered az elküldött foton frekvenciáját, tudod az irányát. A műhold a Földön található küldő forrás felé irányul. Ha mindkét oldalon nagyon jó optikai felszereléssel rendelkezik, ez az optika csak a forrást látja, és semmit sem "- folytatja Polzik magyarázata.

A spektrális szűrés módszere közömbös a "zaj" szempontjából más fotonok formájában. Például ugyanazon kísérlet során a Kanári-szigeteken az átvitel világos, napos égbolt volt.

A műholdnak több millió fotonja volt, de csak 900 elérte a rendeltetési helyet.

Minél inkább zavaros fotont próbál küldeni, annál kevésbé hatékony ez a folyamat. Ráadásul a Föld atmoszférája folyamatos mozgásban van, így könnyű elveszíteni a fotonokat a tér megnyitásáig.

"Még akkor is, ha nincs ott légkör, még mindig fénysugarat kell fókuszálnia, hogy a műholdra irányuljon. Ha lézeres mutatót tûzzel tenyérre csillogtat, a fénypont kicsi lesz, de ha csak eltávolítod a lézert, és a pont egyre nagyobb lesz, akkor a diffrakció törvénye "- mondja Polzik.

A földről a fényt nagyon nehéz átjutni a kozmoszba (egy keringő műholdra szerelt optikai vevőhöz). Nagyon torz, ezért a legtöbb foton egyszerűen sehová sey.

"A sikeres teleportálást csak nagyon rövid idő alatt érheti el. Általános értelemben ez nagyon praktikus, de ennek ellenére megtalálhatók a technika alkalmazásának módszerei "- folytatja Polzik.

A kvantum teleportáció az adatok azonnali továbbításának képessége?

Nem igazán. A telepíthető tárgyak nem tűnnek el, majd újra megjelenik máshol. A tudósok az összefonódás állapotát használják az egyik foton kvantumállapotáról szóló információ továbbítására. Ezen információ nélkül a fotonnak fizikailag le kell győznie az adó és a vevő közötti teljes távolságot. És újra, az információ nem kerül azonnal továbbításra. Ez csak akkor lehetséges, ha a feladó mérik a foton kvantumállapotát, ezáltal megváltoztatva a foton állapotát a vevőkészüléken. A kvantumos összefonódás következtében egy foton "válik" egy másik fotonvá.

Szóval mi ez az egész?

Albert Einsteint "kvantum-összefonódásnak" nevezték "szörnyű hosszú távú", de ez a hosszú távú cselekvés alapvető eleme, amelyen keresztül minden működik. Egy napon a biztonságos kommunikáció vezetője lesz a jövőben.