Een nieuw afstandsrecord is geplaatst in de vreemde wereld van kwantumteleportatie.
In een recent experiment bereikte de kwantumtoestand (de richting waarin het draaide) van een licht deeltje 25,5 kilometer (25 kilometer) over een optische vezel en werd daarmee de meest succesvolle kwantumteleportatie-prestatie ooit. Vooruitgang in kwantumteleportatie kan leiden tot betere internet- en communicatiebeveiliging en wetenschappers dichter bij de ontwikkeling van kwantumcomputers brengen.
Ongeveer vijf jaar geleden konden onderzoekers alleen kwantuminformatie teleporteren, zoals de richting waarin een deeltje draait, over een paar meter. Nu kunnen ze die informatie over meerdere mijlen verzenden. [Twisted Physics: 7 Mind-Blowing Findings]
Quantum teleportatie betekent niet dat iemand onmiddellijk vanuit New York naar Londen kan springen, of direct kan stralen op een ruimtevaartuig zoals in de "Star Trek" van de televisie. Natuurkundigen kunnen materie niet direct vervoeren, maar ze kunnen informatie direct door quantumteleportatie transporteren. Dit werkt dankzij een bizarre quantummechanische eigenschap die verstrengeling wordt genoemd.
Quantumverstrengeling vindt plaats wanneer twee subatomaire deeltjes verbonden blijven ongeacht hoe ver ze uit elkaar zijn. Wanneer een deeltje verstoord is, beïnvloedt het onmiddellijk de verstrengelde partner. Het is onmogelijk om de toestand van beide deeltjes te bepalen totdat er een direct wordt gemeten, maar het meten van een deeltje bepaalt onmiddellijk de toestand van de partner.
In het nieuwe, recordbrekende experiment gebruikten onderzoekers van de Universiteit van Genève, het Jet Propulsion Laboratory van NASA en het National Institute of Standards and Technology een supersnelle laser om fotonen uit te pompen. Af en toe zouden twee fotonen verstrengeld raken. Zodra de onderzoekers een verstrengeld paar hadden, stuurden ze er één door de optische vezel en bewaarden ze de andere in een kristal aan het einde van de kabel. Daarna schoten de onderzoekers een derde lichtdeeltje naar het foton dat door de kabel liep. Toen de twee botsten, vernietigden ze elkaar.
Hoewel beide fotonen verdwenen, verscheen de kwantuminformatie van de botsing in het kristal dat het tweede verstrengelde foton bevatte.
Gaan de afstand
Kwantuminformatie is al tientallen mijlen overgezet, maar dit is het verste dat het is getransporteerd met behulp van een optische vezel, en vervolgens opgenomen en opgeslagen aan de andere kant. Andere kwantumteleportatie-experimenten die fotonen verder gebruikte lasers straalden in plaats van optische vezels om de informatie te verzenden. Maar in tegenstelling tot de lasermethode, zou de optische vezelmethode uiteindelijk kunnen worden gebruikt om technologie te ontwikkelen, zoals quantumcomputers die in staat zijn tot extreem snel computergebruik, of kwantumcryptografie die veilige communicatie mogelijk zou maken.
Natuurkundigen denken dat kwantumteleportatie zal leiden tot veilige draadloze communicatie - iets dat buitengewoon moeilijk is maar belangrijk in een steeds digitalere wereld. Vooruitgang in kwantumteleportatie kan ook helpen om internetbankieren veiliger te maken.
Het onderzoek werd 21 september gepubliceerd in het tijdschrift Nature Photonics.
Volg Kelly Dickerson op tjilpen. Volg ons @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel op WordsSideKick.com.
👉 Dit concept is gerealiseerd in verschillende kwantumlichtsystemen, variërend van laboratoriumexperimenten tot praktische tests in de echte wereld. Met name door gebruik te maken van de Micius-satelliet in een lage baan om de aarde hebben wetenschappers met succes kwantuminformatie geteleporteerd over afstanden van meer dan 1200 km .
👉 De kwantumtoestand van een deeltje kan van de ene locatie naar de andere worden overgedragen zonder het deeltje fysiek te verplaatsen . Dit staat bekend als teleportatie in de kwantummechanica. Sciencefiction beschrijft teleportatie als het onmiddellijke transport van objecten, maar in werkelijkheid werkt het niet zo.
👉 De afzender zal het deeltje, waarvan de informatie wordt geteleporteerd, combineren met een van de verstrengelde deeltjes, waardoor een verandering van de algehele verstrengelde kwantumtoestand ontstaat . Van deze veranderde toestand worden de deeltjes die in het bezit zijn van de ontvanger vervolgens naar een analysator gestuurd die de verandering van de verstrengelde toestand zal meten.
👉 Terwijl menselijke teleportatie momenteel alleen in sciencefiction bestaat, is teleportatie nu mogelijk in de subatomaire wereld van de kwantummechanica – zij het niet op de manier die doorgaans op tv wordt afgebeeld. In de kwantumwereld omvat teleportatie het transport van informatie, in plaats van het transport van materie.
👉 Zelfs met kwantumverstrengeling is er geen snellere communicatie dan het licht . Zelfs met kwantumteleportatie en het bestaan van verstrengelde kwantumtoestanden blijft communicatie sneller dan het licht nog steeds onmogelijk.
👉 Het teleportatieprotocol voor kwantumenergie werd in 2008 voorgesteld en grotendeels genegeerd. Nu hebben twee onafhankelijke experimenten aangetoond dat het werkt . Het nieuwe kwantumprotocol leent effectief energie van een verre locatie en schendt dus geen heilige natuurkundige principes.
Natuurkundigen hebben een licht deeltje van 15 mijl (25 kilometer) geteleporteerd, waardoor het de meest verre kwantumteleportatie tot nu toe is.