Quantum teleportation: كل ما تريد معرفته ولكن الخوف من أن نسأل

شهد الشهر الماضي اثنين من الأحداث المثيرة للاهتمام في مجال الكم التكنولوجيات الصينية العلماء تيليبورتيد فوتونات الضوء من المحطة الأرضية إلى الفضاء والأقمار الصناعية المؤتمر السنوي من أبرز الخبراء من فيزياء الكم في موسكو. نشر رجال الأعمال من الداخل كانت قادرة على اللحاق بها على الدكتور يوجين الشرطة من نيلز بور معهد واحدة من أبرز الخبراء في النقل الكوانتي ، لاستجوابه بشأن مجموعة متنوعة من القضايا ، بما في ذلك على النجاح المتميز من الزملاء الصينيين.

"تحريك تخاطر من هذا النوع أجريت في المختبر منذ عام 1997 ، ولكن العلماء الصينيين قد تمكنت من تحقيق هذا مدهش التكنولوجية تأثير على مسافة", — قال Polzik.

في عام 2012 ، فريق من العلماء الأوروبيين بنجاح تيليبورتيد الفوتونات بين اثنين من جزر الكناري. بين إرسال واستقبال الأجهزة كانت المسافة 141 كم. الباحثين الصينيين تمكنوا من تحطيم هذا الرقم القياسي في يوليو / تموز ، عندما بنجاح تيليبورتيد الفوتونات على مسافة أكثر من 500 كيلو متر.

كنا نحلم تقنية مماثلة من ستار تريك ، على الرغم من أن لدينا الحدس قلت دائما أن تحريك تخاطر من المستحيل من حيث المبدأ. ومع ذلك الفيزياء من عالمنا الحقيقي الذي نحن اليومية يقيم قليلا مثل الفيزياء في العالم من الكميات. هنا قوانين سقوط الصخور من الهاوية و التحكم الإلكترونات و الفوتونات الفردية الخفيفة هي مختلفة تماما عن ما اعتدنا على رؤية. ولذلك في هذا العالم الغريب, ربما كل شيء تقريبا ، بما في ذلك تحريك تخاطر. على كيفية فهم كل هذا ؟ يجب أن نبدأ مع تشابك الكم.

ما هو تشابك الكم?

في بعض الأحيان من الجسيمات الكمومية هي specularly ذات الصلة. أيا كان ما سيحدث مع واحدة من هذه الجسيمات ، نفس الشيء سيحدث مع آخر. حتى لو كانت تفصلها مسافات كبيرة. أنها لا تزال كائنين منفصلين ، ولكن متطابقة في كل شيء. عندما اثنين من جزيئات تقاسم الثروة ، ثم هذه الجزيئات يسمى شرك.

"لنفترض أنني خلقت زوج من الفوتونات المتشابكة", — Polzik يفسر.

"لقد ترك أحد في المنزل ، و أخرى يتم إرسالها عن طريق الليزر إلى مدارات الاقمار الصناعية ، على أمل أن الفوتون سوف تصل إلى الوجهة. تحريك تخاطر يمكن أن تعتبر ناجحة إلا عند تقسيم الدولة التشابك اثنين من الفوتونات بين الإرسال والاستقبال المحطات".

التقنية الرئيسية صعوبة عملية تخاطر هو نقل الفوتون على مسافة معينة من الخلط بين الجسيمات. في حالة التجربة الصينية, فوتون واحد في المختبر على الأرض ، والثانية تم إرسالها بنجاح إلى المدار القمر الصناعي. التغييرات مع الفوتون على الأرض في إطار التلاعب من العلماء كما مهدت الطريق أمام الفوتون تقع في الفضاء ، quantum teleportation في أنقى صورها.

كيف نفهم إذا الأقمار الصناعية تحتاج الفوتون ، وليس عشوائي الجسيمات من الضوء ؟

أن تجعل من السهل نسبيا خلال عملية تسمى تصفية الطيفية. فإنه يسمح للعلماء تحديد المسار الفردية فوتونات الضوء, وضع علامة عليها مع رقم تعريف فريد.

"كنت على بينة من تردد الفوتون إرسال, كنت على بينة من تركيزه. الأقمار الصناعية يهدف إلى مصدر الإرسال ، والذي يقع على الأرض. إذا كان لديك المعدات البصرية على كلا الجانبين ، هذا البصريات فقط يرى المصدر, و لا شيء أكثر" — تواصل تفسير Polzik.

طريقة تصفية الطيفية غير مبال "الضوضاء" في شكل آخر الفوتونات. على سبيل المثال ، عند إجراء نفس التجربة في جزر الكناري ، ونقل أجريت تحت سماء مشمسة واضحة.

لم نقل الملايين من الفوتونات إلى أحد الأقمار الصناعية ، ولكن إلى نقطة المقصد بلغ 900 فقط. لماذا ؟

كذلك يمكنك محاولة إرسال الملتوية الفوتون أقل فعالية تصبح هذه العملية. وعلاوة على ذلك فإن الغلاف الجوي للأرض هو في حركة مستمرة ، حتى تفقد الفوتونات في طريقهم إلى الفضاء سهلة.

"حتى لو لم يكن هناك جو, كنت لا تزال بحاجة إلى تركيز شعاع من الضوء ، حتى أنه تم إرسال القمر الصناعي. إذا كنت تألق مؤشر ليزر في النخيل, نقطة ضوء صغيرة ، ولكن من الضروري إزالة ليزر نقطة هو الحصول على أكبر – إنه قانون حيود" ، — يقول Polzik.

من الأرض ضوء من الصعب جدا الحصول على مساحة (جهاز الاستقبال الضوئية التي شنت على المدارية الساتلية). هو مشوهة إلى حد كبير ، لذلك معظم الفوتونات ببساطة يذهب إلى أي مكان.

"لتحقيق النجاح تخاطر هو ممكن فقط لفترة قصيرة جدا من الزمن. عموما هو جدا غير عملي ، ولكن مع ذلك طرق استخدام هذه التكنولوجيا من الممكن أن تجد" — تواصل Polzik.

Quantum teleportation هو لحظية نقل البيانات ؟

ليس تماما. Teleportirovat كائنات لا تختفي ثم تعاود الظهور في مكان آخر. يستخدم العلماء حالة من التشابك لنقل المعلومات عن الكم الدولة من فوتون واحد إلى آخر. دون هذه المعلومات ، الفوتون سوف يكون جسديا التغلب على كامل المسافة بين المرسل والمتلقي. و مرة أخرى تبث المعلومات على الفور. هذا ممكن فقط عندما يكون المرسل يجعل قياس الكم من الفوتون ، وبالتاليتغيير حالة الفوتون في المتلقي. بسبب تشابك الكم أساسا فوتون واحد يصبح مختلفة الفوتون.

فما هو ؟

Quantum teleportation قادرة على إثبات مفهوم القدرة على خلق sirsasana شبكة الاتصالات العالمية. كما المفتاح الذي يفتح قفل الرسالة المرسلة على الكم الشبكة سوف تصل إلا إلى المرسل إليه ، والتي لديها بشكل صحيح تعقيدا الفوتون ، والتي سوف تسمح هذه الوظيفة إلى القراءة.

ألبرت أينشتاين ذات مرة وصف التشابك الكمي "مخيف العمل عن بعد" ، ولكن هذا بعيد المدى التفاعل هو عنصر أساسي ، وذلك بسبب والتي يعمل. ويوم واحد وقال انه يمكن أن تصبح سائق الاتصالات لدينا في المستقبل.