Geteleporteerde Laserpulsen? Quantum Teleportation Benadert Scifi-Niveau

{h1}

Onderzoekers hebben nu "quantumteleportatie" uitgevoerd van laserpulsen over meerdere mijlen binnen twee stedelijke netwerken van glasvezel.

Bemanningsleden aan boord van het ruimteschip Enterprise in de iconische tv-serie "Star Trek" kunnen "stralen" van planeten naar sterrenschepen, waardoor reizen tussen grote afstanden gemakkelijk lijkt. Hoewel deze mogelijkheden duidelijk fictief zijn, hebben onderzoekers nu "quantumteleportatie" uitgevoerd van laserpulsen over meerdere mijlen binnen twee stedelijke netwerken van glasvezel.

Hoewel de methode die in het onderzoek wordt beschreven geen vervanging is voor metro's in de stad of bussen met transportcabines, zou dit kunnen helpen om hack-proof telecommunicatienetwerken te creëren, evenals een 'quantum-internet' om buitengewoon krachtige kwantumcomputers met elkaar te laten praten.

Teleporteren van een object van het ene punt in het universum naar het andere zonder dat het zich verplaatst door de ruimte ertussen, klinkt misschien als sciencefiction, maar quantumfysici experimenteren sinds 1998 met kwantumteleportatie. Het huidige afstandsrecord voor quantumteleportatie - een prestatie aangekondigd in 2012 - is ongeveer 143 kilometer, tussen de twee Canarische eilanden La Palma en Tenerife, voor de noordwestkust van Afrika. [10 Futuristische technologieën 'Star Trek' fans zouden het leuk vinden om te zien]

Spookachtige actie

Quantum teleportatie is afhankelijk van de bizarre aard van de kwantumfysica, die vindt dat de fundamentele bouwstenen van het universum, zoals subatomaire deeltjes, in essentie op twee of meer plaatsen tegelijkertijd kunnen bestaan. Meer in het bijzonder hangt kwantumteleportatie af van een vreemd fenomeen dat bekend staat als "quantumverstrengeling", waarin objecten direct kunnen worden gekoppeld en elkaar beïnvloeden, ongeacht hoe ver ze van elkaar verwijderd zijn.

Tegenwoordig kunnen onderzoekers geen materie (zeg een mens) in de ruimte teleporteren, maar ze kunnen kwantumteleportatie gebruiken om informatie van de ene plaats naar de andere te stralen. De kwantumteleportatie van een elektron zou bijvoorbeeld eerst een verstrengeling van een paar elektronen inhouden. Vervolgens zou een van de twee elektronen - de te teleporteren - op één plaats blijven terwijl het andere elektron fysiek zou worden getransporteerd naar welke bestemming dan ook.

Vervolgens worden de fundamentele details of "kwantumtoestand" van het te teleporteren elektron geanalyseerd - een handeling die ook de kwantumtoestand vernietigt. Ten slotte worden die gegevens naar de bestemming gestuurd, waar ze op het andere elektron kunnen worden gebruikt om de eerste opnieuw te maken, zodat deze niet van het origineel te onderscheiden is. In alle opzichten en doeleinden heeft dat elektron geteleporteerd. (Omdat de gegevens worden verzonden met behulp van normale signalen zoals lichtpulsen of elektronen, kan quantum teleportatie niet sneller verlopen dan de snelheid van het licht.)

Nu rapporteren twee onderzoeksgroepen onafhankelijk van elkaar quantumteleportatie over verschillende mijlen van glasvezelnetwerken in de steden Hefei, China en Calgary, Alberta. De wetenschappers detailleerden hun bevindingen online 19 september in twee onafhankelijke kranten in het tijdschrift Nature Photonics.

Futuristische technologie

Kwantumteleportatie is de sleutel tot vele mogelijke toekomstige technologieën. Kwantumcryptografie kan bijvoorbeeld kwantumteleportatie gebruiken om gegevens veilig tussen twee punten te verzenden op een manier die elke inbraak automatisch kan detecteren. Bovendien konden mensen kwantumteleportatie in een "kwantum-internet" gebruiken om gegevens te delen met quantumcomputers, waarvan eerder onderzoek suggereerde dat ze in een oogwenk meer berekeningen zouden kunnen uitvoeren dan dat er atomen in het universum zijn. [8 manieren waarop je de relativiteitstheorie van Einstein in het echte leven kunt zien]

"In de toekomst zouden gebruikers, als ze een kwantumcomputer zouden willen gebruiken, gegevens naar de quantumcomputer kunnen sturen en resultaten kunnen krijgen, net als bij moderne cloudberekeningen," Qiang Zhang, een quantumingenieur aan de University of Science en Technologie van China en co-senior auteur van het Hefei-werk, vertelde WordsSideKick.com.

Elk van de twee quantum-teleportatie-experimenten omvatte communicatie tot maximaal 12,5 km (12,5 km) tussen drie verschillende locaties om de structuur van toekomstige kwantumnetwerken na te bootsen. Het enige vorige experiment met zo'n opstelling met drie laboratoria betrof afstanden van minder dan 1 km.

Eerdere experimenten met een opstelling in drie laboratoria gebruikten pulsen van zichtbaar licht, die geen grote afstanden kunnen overbruggen binnen optische vezels. In de nieuwe studies werd daarentegen het soort infraroodlicht gebruikt dat vaak wordt gebruikt in alledaagse telecommunicatienetwerken, die verder kunnen reizen. Ze gebruikten ook bestaande glasvezelnetwerken in elke stad.

Lange afstand quantum teleportatie omvat laserstralen die zijn gesynchroniseerd totdat ze niet van elkaar te onderscheiden zijn tot op het niveau van enkele fotonen, zelfs na het doorlopen van enkele mijlen glasvezel die in veranderende omgevingen zijn gelegd. Beide onderzoeksteams hebben geprofiteerd van recente verbeteringen in detectoren voor één foton gemaakt door de telecommunicatie-industrie, aldus de onderzoekers.

"We zijn er trots op dat de resultaten die zijn waargenomen in praktijktests niet zijn verslechterd in vergelijking met de resultaten die zijn waargenomen in laboratoriumtests," vertelde Qi-Chao Sun, een quantumingenieur aan de University of Science and Technology of China en hoofdauteur van de Hefei-studie, Live Wetenschap. "Dit betekent dat ons systeem robuust is tegen geluiden die voortkomen uit complexe omgevingen in de echte wereld."

Het Calgary-experiment had een snellere teleportatiesnelheid van ongeveer 17 fotonen per minuut (of 1020 per uur), vergeleken met ongeveer twee fotonen per uur voor het Hefei-experiment.De procedures die de Calgary-onderzoekers hebben uitgevoerd om deze teleportatiesnelheden te bereiken, beperken echter hun onmiddellijke praktische toepassingen, zei Frédéric Grosshans, een quantum-informatieverkenner aan de Universiteit van Parijs-Sud in Frankrijk, in een overzicht van de studies van beide teams.

Beide onderzoeksteams gebruikten ook verschillende methoden om lasers op elkaar te laten synchroniseren. Elke groep gebruikte een andere techniek, wat suggereert dat elementen uit beide strategieën kunnen worden gecombineerd voor nog betere resultaten, schreef Grosshans in zijn recensie.

Eén toekomstige richting zal zijn om quantum teleportatienetwerken uit te breiden "tot 100-kilometer [60 mijl] schalen, die intercity quantum teleportatie mogelijk zullen maken," zei Sun. Dit omvat het verbeteren van de detectorefficiëntie en het onderdrukken van storingsbronnen, voegde Sun eraan toe.

Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




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

© 2005–2019 WordsSideKick.com