Nieuw Quantum-Verstrikkingsverslag Kan Hack-Proof Communicatie Stimuleren

{h1}

Een chinese satelliet heeft gesplitste paren "verwarde fotonen" en deze doorgegeven aan afzonderlijke grondstations op een afstand van 745 mijlen, waarbij het vorige afstandsrecord voor zo'n prestatie werd gebroken en nieuwe mogelijkheden voor kwantumcommunicatie werden geopend.

Een Chinese satelliet heeft gesplitste paren "verwarde fotonen" en deze doorgegeven aan afzonderlijke grondstations op een afstand van 1200 km (1200 km), waardoor het vorige afstandsrecord voor zo'n prestatie werd gebroken en nieuwe mogelijkheden voor kwantumcommunicatie werden geopend.

In de kwantumfysica, wanneer deeltjes op bepaalde manieren met elkaar interacteren, raken ze 'verstrikt'. Dit betekent in wezen dat ze verbonden blijven, zelfs wanneer ze over grote afstanden worden gescheiden, zodat een actie die op de ene wordt uitgevoerd, de andere beïnvloedt.

In een nieuwe studie die vandaag (15 juni) online is gepubliceerd in het tijdschrift Science, rapporteren onderzoekers de succesvolle verspreiding van verwarde fotonparen op twee locaties op aarde, gescheiden door 747,5 mijl (1.203 km). [De 18 grootste onopgeloste mysteries in de natuurkunde]

Quantumverstrengeling heeft interessante toepassingen voor het testen van de fundamentele wetten van de fysica, maar ook voor het creëren van uitzonderlijk veilige communicatiesystemen, hebben wetenschappers gezegd. Dat komt omdat de kwantummechanica stelt dat het meten van een kwantumsysteem dit onvermijdelijk verstoort, dus elke poging om af te luisteren is onmogelijk te verbergen.

Maar het is moeilijk om verstrengelde deeltjes - normaal fotonen - over grote afstanden te verspreiden. Wanneer u door de lucht of over glasvezelkabels reist, stoort de omgeving de deeltjes, dus met grotere afstanden neemt het signaal af en wordt het te zwak om bruikbaar te zijn.

In 2003 begon Pan Jianwei, een professor in de kwantumfysica aan de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China, aan een satellietgebaseerd systeem dat is ontworpen om verstrengelde fotonparen naar grondstations te bundelen. Het idee was dat omdat het grootste deel van de reis van het deeltje door het vacuüm van de ruimte zou gaan, dit systeem aanzienlijk minder omgevingsinvloeden zou introduceren.

"Veel mensen vonden het toen een gek idee, want het was een hele uitdaging om al de verfijnde kwantumoptiekexperimenten binnen een goed afgeschermde optische tafel te doen", vertelde Pan aan WordsSideKick.com. "Hoe kun je vergelijkbare experimenten doen op een afstand van duizend kilometer en de optische elementen trillen en bewegen met een snelheid van 8 kilometer per seconde [5 mijl per seconde]?"

In de nieuwe studie gebruikten onderzoekers de China's Micius-satelliet, die vorig jaar werd gelanceerd, om de verstrengelde fotonparen door te geven. De satelliet beschikt over een ultrasterk verwarde fotonenbron en een zeer nauwkeurig wervings-, aanwijs- en volgsysteem (APT) dat bakenlasers op de satelliet en op drie grondstations gebruikt om de zender en ontvangers op één lijn te brengen.

Zodra de fotonen de grondstations bereikten, voerden de wetenschappers tests uit en bevestigden dat de deeltjes nog steeds verstrengeld waren ondanks dat ze tussen 994 mijl en 1.490 mijl (1.600 en 2.400 km) hadden gereisd, afhankelijk van in welk stadium van de baan de satelliet was gepositioneerd.

Alleen de laagste 6 mijl (10 km) van de atmosfeer van de aarde zijn dik genoeg om significante interferentie met de fotonen te veroorzaken, zeiden de wetenschappers. Dit betekent dat de algehele efficiëntie van hun koppeling enorm hoger was dan de vorige methoden voor het distribueren van verstrengelde fotonen via glasvezelkabels, volgens de wetenschappers. [Twisted Physics: 7 Mind-Blowing Findings]

"We hebben al een verdelingsefficiëntie van twee fotonverstrengeling bereikt, een biljoen keer efficiënter dan de beste telecommunicatie-vezels," zei Pan. "We hebben iets gedaan dat absoluut onmogelijk was zonder de satelliet."

Afgezien van het uitvoeren van experimenten, is een van de mogelijke toepassingen voor dit soort systemen de "quantum-sleutelverdeling", waarbij kwantumcommunicatiesystemen worden gebruikt om een ​​coderingssleutel tussen twee partijen te delen die onmogelijk kan worden onderschept zonder de gebruikers te waarschuwen. In combinatie met het juiste versleutelingsalgoritme is dit systeem niet kapbaar, zelfs als versleutelde berichten via normale communicatiekanalen worden verzonden, hebben experts gezegd.

Artur Ekert, hoogleraar kwantumfysica aan de Universiteit van Oxford in het Verenigd Koninkrijk, was de eerste om te beschrijven hoe verwarde fotonen kunnen worden gebruikt om een ​​coderingssleutel te verzenden.

"Het Chinese experiment is een behoorlijk opmerkelijke technologische prestatie", vertelde Ekert aan WordsSideKick.com. "Toen ik in 1991, toen ik een student in Oxford studeerde, de verstrengeling van de quantum-sleuteldistributie voorstelde, had ik niet verwacht dat hij tot zulke hoogten zou worden verheven!"

De huidige satelliet is nog niet helemaal klaar voor gebruik in praktische kwantumcommunicatiesystemen, hoewel volgens Pan. Ten eerste betekent de relatief lage baan dat elk grondstation slechts ongeveer 5 minuten per dag bedekt is, en de golflengte van de gebruikte fotonen betekent dat het alleen 's nachts kan werken, zei hij.

Het stimuleren van dekkingsuren en -gebieden betekent lancering van nieuwe satellieten met hogere banen, zei Pan, maar dit vereist grotere telescopen, nauwkeuriger tracking en hogere verbindingsefficiëntie. Overdag operatie vereist het gebruik van fotonen in de telecommunicatiegolflengten, voegde hij eraan toe.

Maar tijdens de ontwikkeling van toekomstige kwantumcommunicatienetwerken zal veel werk nodig zijn, Thomas Jennewein, universitair hoofddocent aan het Institute for Quantum Computing van de University of Waterloo in Canada, zei dat Pan's groep een van de belangrijkste bouwstenen heeft gedemonstreerd.

"Ik werk sinds 2000 in deze onderzoekslijn en heb onderzoek gedaan naar vergelijkbare implementaties van kwantumverstrengelingsexperimenten vanuit de ruimte, en ik kan daarom zeer veel getuigen van de durf, toewijding en vaardigheden die deze Chinese groep heeft getoond," vertelde hij WordsSideKick.com.

Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




Onderzoek


Wat Is Selectief Lasersinteren?
Wat Is Selectief Lasersinteren?

Top 5 George Westinghouse Uitvindingen
Top 5 George Westinghouse Uitvindingen

Science Nieuws


Aardbevingen In New Mexico Gekoppeld Aan Afvalwaterinjectie
Aardbevingen In New Mexico Gekoppeld Aan Afvalwaterinjectie

Heeft 'Notenkraker Man' Ons Genitale Herpes Gegeven?
Heeft 'Notenkraker Man' Ons Genitale Herpes Gegeven?

Typhoon Mangkhut Bears Down Op De Filippijnen Met 165-Mph Winds
Typhoon Mangkhut Bears Down Op De Filippijnen Met 165-Mph Winds

Controversiële Bewerking Van Menselijke Embryo'S: 5 Dingen Om Te Weten
Controversiële Bewerking Van Menselijke Embryo'S: 5 Dingen Om Te Weten

Newfound Human Species Suggereert Dat Afrika Een Evolutionaire Smeltpot Was
Newfound Human Species Suggereert Dat Afrika Een Evolutionaire Smeltpot Was


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com