Chinese Wetenschappers Hebben Het Record Voor De Verste Kwantumteleportatie Ingesteld

{h1}

Chinese wetenschappers hebben net een record gebroken in teleportatie. Ze stuurden de kwantumtoestand van een foton uit de grond in tibet naar een satelliet in een baan om de aarde, 1400 kilometer boven het aardoppervlak.

Chinese wetenschappers hebben net een record gebroken in teleportatie. Nee, ze hebben niemand naar een ruimteschip gestraald. Integendeel, zij stuurden een pakje informatie uit Tibet naar een satelliet in een baan om de aarde, tot 1400 kilometer boven het aardoppervlak.

Meer specifiek, de wetenschappers straalden de kwantumtoestand van een foton (informatie over hoe het gepolariseerd is) in een baan.

Het team legde niet alleen een record vast voor de kwantumteleportatieafstand, maar toonde ook aan dat men een praktisch systeem kan bouwen voor quantumcommunicatie over lange afstanden. Een dergelijk communicatiesysteem zou onmogelijk kunnen worden afgeluisterd zonder de gebruikers te waarschuwen, wat online communicatie veel veiliger zou maken.

Experimenten zoals deze zijn al eerder gedaan, maar Howard Wiseman, directeur van het Center for Quantum Dynamics aan de Griffith University in Brisbane, Australië, vertelde WordsSideKick.com in een e-mail dat deze de mogelijkheden voor de technologie uitbreidt. [10 Futuristische technologieën 'Star Trek' fans zouden het leuk vinden om te zien]

"Dit is veel moeilijker, omdat het een snel bewegend doelwit is, en je hebt je kwantumdetectoren een eind weg in de ruimte waar ze moeten werken zonder dat er iemand met hen speelt," zei hij. "Het is een grote stap richting kwantumcommunicatie op wereldschaal."

Griezelige paren

Het experiment maakt gebruik van een van de vele verschijnselen die de kwantummechanica beschrijft: verstrengeling, of 'spookachtige actie op afstand', zoals Albert Einstein het noemde. Wanneer twee deeltjes verstrengeld zijn, blijven ze verbonden, zodat een actie die op de ene wordt uitgevoerd ook op de ander van invloed is, ongeacht hoe ver van elkaar de twee zijn. In dezelfde geest, wanneer je de toestand van één deeltje in het verstrikt duo meet, zou je automatisch de toestand van de tweede kennen. Natuurkundigen noemen de staten 'gecorreleerd', omdat als een deeltje - bijvoorbeeld een foton - zich in een 'opwaartse' staat bevindt, de verstrengelde partner zich in een 'neerwaartse' toestand bevindt - een soort spiegelbeeld. (Strikt genomen zijn er vier mogelijke combinaties voor de twee deeltjes om in te zijn).

Het vreemde is dat wanneer de toestand van het eerste deeltje eenmaal gemeten is, de tweede op de een of andere manier "weet" in welke staat het zou moeten zijn. De informatie lijkt onmiddellijk te reizen, zonder een limiet van lichtsnelheid. [8 manieren waarop je de relativiteitstheorie van Einstein in het echte leven kunt zien]

Teleporteer informatie

In juni meldden dezelfde onderzoekers nog een prestatie in kwantumteleportatie: ze stuurden verstrengelde fotonen van de Micius-satelliet naar twee grondstations over afstanden tussen 994 mijlen en 1.490 mijlen (1.600 en 2.400 km), afhankelijk van de locatie van de satelliet in zijn baan. Hoewel dit experiment liet zien dat verstrengeling kan plaatsvinden over lange afstanden, gebruikt het nieuwe experiment die verstrengeling om de quantumtoestand van een foton naar een verre locatie te verzenden.

In hun nieuwste experiment vuurde het Chinese team, geleid door Ji-Gang Ren aan de Universiteit voor Wetenschap en Technologie in Shanghai, een laser van een grondstation in Tibet naar een satelliet in een baan om de aarde. Die laserstraal droeg een foton dat verstrikt zat in een ander foton op de grond. Ze verstrikt vervolgens het foton op de grond met een derde foton en maten hun kwantumtoestanden. Maar de wetenschappers hebben de staten zelf niet onthuld. Ze vroegen alleen of hun staten (in dit geval hun verticale of horizontale polarisaties) hetzelfde of verschillend waren. Er zijn vier mogelijke combinaties: verticaal-verticaal, verticaal-horizontaal, horizontaal-verticaal en horizontaal-horizontaal. Omdat de toestanden van de deeltjes op de grond in verband stonden met die op de satelliet, zou een waarnemer die naar het foton van de satelliet kijkt, intussen weten dat dat foton in een van de vier mogelijke toestanden moet zijn die correleren met de twee fotonen op de grond.

Als er iemand in de satelliet zou rijden, zodra ze te horen kregen dat de toestanden van de op de aarde gebaseerde fotonen hetzelfde of verschillend waren, dan zouden ze genoeg weten om de staat van de op de aarde gebaseerde fotonen te kunnen reconstrueren en te dupliceren in hun enkele foton aan boord. De fotonen op de grond zouden hun quantumtoestand hebben laten teleporteren naar de baan.

Hoewel het klinkt alsof informatie sneller reist dan licht, kan deze eigenschap niet worden gebruikt als een instant messaging-systeem. Dat komt omdat hoewel de toestanden van verstrengelde deeltjes gecorreleerd zijn, je niet kunt weten wat ze zijn voordat je ze meet, noch kun je de staat beheersen.

Maar wat verstrengelde deeltjes kunnen doen is fungeren als perfecte authenticators voor berichten. De reden is dat de handeling van het observeren van een deeltje zijn gedrag verandert. Als een afluisteraar de transmissie tussen de satelliet en de grond in dit recente experiment probeerde te onderscheppen, zouden de quantumtoestanden van de fotonen (zoals gemeten door de wetenschappers) niet correct gecorreleerd zijn.

Het Chinese team slaagde erin verstrikkingswerk te maken over afstanden van 310 mijl (500 km) tot 1400 km (1470 km), de maximale afstand tot de satelliet. Dit is verder dan iemand ooit is gelukt om verstrengelde staten te sturen. Verstrengelde fotonen kunnen geen interactie hebben met iets anders op weg naar hun bestemming, want zodra ze dat doen, zijn hun toestanden "geobserveerd" - onthuld door de interactie.Vandaar dat de teleportatie niet werkt als de fotonen worden waargenomen voordat ze hun bestemming bereiken. Wanneer wetenschappers experimenten zoals deze uitvoeren, sturen ze niet één enkele fotonen, één voor één; om de gewenste metingen te krijgen, moeten ze er veel van verzenden. Zelfs in het vacuüm van de ruimte, van miljoenen verzonden fotonen, kon de satelliet er volgens de studie maar betrouwbaar 911 van ontvangen. [Infographic: hoe Quantum Verstrengeling Werkt]

Als dezelfde fotonen over glasvezelkabels zouden worden gestuurd in plaats van door de ruimte, zou de verbinding tussen de fotonen worden vernietigd door interferentie van factoren zoals warmte en trillingen, of zelfs willekeurige interacties met de kabel. Als zodanig kan het 380 miljard jaar duren om een ​​meting uit een verstrengelde foton te krijgen. Een satelliet bevindt zich daarentegen buiten de atmosfeer en er is veel minder kans dat het verstrengelde foton wordt verwend.

"Met glasvezel verlies je veel van de fotonen", zei Bill Munro, een senior onderzoeker bij NTT's basisonderzoekslaboratorium, in een interview met WordsSideKick.com. Fotonen in een baan ronddraaien betekent dat je een echt communicatiesysteem zou kunnen bouwen. "Je zou kunnen stralen van China naar Washington of New York." Het probleem van het verminderen van de interferentie met de signalen en het verkrijgen van meer fotonen, zegt Munro, is een technisch en technisch probleem dat kan worden opgelost.

Zowel Munro als Wiseman merkten op dat mensen de teleportatie vaak zien als het verplaatsen van een werkelijk voorwerp (of een foton) van de ene plaats naar de andere. "Mensen hebben deze 'Star Trek'-aanpak," zei Munro. "Ze denken dat atomen worden geteleporteerd.Wat we bewegen is informatie van het ene [kwantum] bit naar het andere [kwantum] beetje.Er doet er niet toe - alleen informatie.Dat is moeilijk om je kop te geven."

De studie verscheen op 4 juli in de ArXiv.

Oorspronkelijk gepubliceerd op 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