Razotkrivena teleportacija u Kini. Kineski fizičari izveli su prvu "orbitalnu" kvantnu teleportaciju

Buduća teleportacija samo je prva faza cijelog niza eksperimenata.

Vladivostok, IA Primorye24. Sljedeće ljeto kineski znanstvenici planiraju izvesti prvi svjetski eksperiment kvantne teleportacije, prenosi Version.

Deklarirana udaljenost preko koje će se čestice kretati je 1200 kilometara, o planovima znanstvenika iz Srednjeg kraljevstva govori Nature News. Poznato je da će u sklopu testa stručnjaci lansirati satelit blizu Zemlje u lipnju ove godine. Djelovat će kao poveznica između dviju zemaljskih postaja. Poznato je da stručnjaci planiraju poslati čestice iz Kine u Beč. Prije lansiranja takozvanog "teleporta", znanstvenici će otkriti koliko je pouzdana kriptografska veza između gradova, a satelit će djelovati kao teleport - vršit će beskontaktno kretanje fotona. Udaljenost između stanica u Europi i Kini je više od 1200 kilometara, prema znanstvenicima, nema sumnje. Činjenica da se kvantna teleportacija može izvesti na bilo koje, uključujući i najveće udaljenosti, postala je poznata sredinom prošlog stoljeća.

Prema fizičarima, buduća teleportacija čestica iz Kine u Europu pomoću satelita samo je prva faza čitavog niza eksperimenata. U budućnosti, znanstvenici planiraju provesti sličan eksperiment uz sudjelovanje stanica na satelitu, Zemlji i Mjesecu, proces kvantne teleportacije je prijenos kvantnog stanja određenih čestica na bilo koju udaljenost. Da bi to izveli, stručnjaci uzimaju uparenu kvantnu česticu i dijele je na dijelove. Prema pravilima kvantne mehanike, ako se uparene čestice udalje jedna od druge, svaki režanj zadržava informacije o svom partneru. Sličnu studiju već su proveli zaposlenici jednog američkog sveučilišta. Uspjeli su postići kvantnu teleportaciju preko 102 kilometra. Za izvođenje procesa stručnjaci nisu koristili satelit, već optičko vlakno. Unatoč činjenici da su upareni fotoni bili razdvojeni na udaljenosti većoj od sto kilometara, promjena stanja jednog od njih utjecala je na drugi.

Kineski znanstvenici će u ljeto 2016. izvesti prvi svjetski eksperiment kvantne teleportacije na udaljenosti većoj od 1200 kilometara. O tome izvještava Nature News.

Za eksperiment znanstvenici planiraju lansirati satelit u lipnju 2016. godine. Tako se fizičari nadaju ostvariti kvantnu teleportaciju stanja čestica između svemirskih i zemaljskih postaja.

U prvoj fazi eksperimenata znanstvenici će ispitati pouzdanost kriptografske komunikacije između Pekinga i Beča, u kojoj će satelit blizak Zemlji djelovati kao posrednik.

U drugoj fazi znanstvenici će izvršiti kvantnu teleportaciju fotona između stanica u Delingheu i Lijiangu (ili Nanshanu) putem satelita. Udaljenost između točaka prelazi 1200 kilometara.

Kvantna teleportacija je prijenos kvantnog stanja na daljinu pomoću prostorno razdvojenog spregnutog (zapletenog) para i klasičnog komunikacijskog kanala, pri čemu se stanje uništava na mjestu polaska tijekom mjerenja, nakon čega se ponovno stvara na točki prijema. Pojam je uspostavljen zahvaljujući članku objavljenom 1993. godine u časopisu “Physical Review Letters”, koji opisuje kakav se kvantni fenomen predlaže nazvati “teleportacijom” (eng. teleporting) i po čemu se razlikuje od “teleportacije” popularne u znanstvenoj fantastici. Kvantna teleportacija ne prenosi energiju ili materiju na daljinu. Obavezni korak u kvantnoj teleportaciji je prijenos informacija između točaka polaska i prijema putem klasičnog, nekvantnog kanala, koji se ne može izvesti brže od brzine svjetlosti, čime se ne krše principi moderne fizike.

Kod provedbe kvantne teleportacije, osim prijenosa informacija kvantnim kanalom, potrebno je klasičnim kanalom prenijeti i dodatne informacije potrebne za čitanje poruke. Za prijenos “kvantnog dijela” koriste se korelacije Einstein-Podolsky-Rosen karakteristične za kvantno zapletene čestice, a svaki uobičajeni komunikacijski kanal prikladan je za prijenos klasične informacije.

Radi jednostavnosti, razmotrimo kvantni sustav s dva moguća stanja \psi_1 i \psi_2 (na primjer, projekcija spina elektrona ili fotona na danu os). Takvi se sustavi često nazivaju kubiti. Međutim, dolje opisana metoda prikladna je za prijenos stanja bilo kojeg sustava koji ima konačan broj stanja.

Neka pošiljatelj ima česticu A, koja se nalazi u proizvoljnom kvantnom stanju \psi_A = \alpha \psi_1 + \beta \psi_2, i želi to kvantno stanje prenijeti na primatelja, odnosno pobrinuti se da primatelj ima na raspolaganju čestica B u istom stanju. Drugim riječima, potrebno je prenijeti omjer dva kompleksna broja \alpha i \beta (s maksimalnom točnošću). Imajte na umu da je glavni cilj ovdje prenijeti informacije ne što je brže moguće, već što je točnije moguće. Da bi se postigao ovaj cilj, slijede sljedeći koraci.

Pošiljatelj i primatelj unaprijed se dogovore da će stvoriti par kvantno isprepletenih čestica C i B, pri čemu C ide pošiljatelju, a B primatelju. Budući da su te čestice isprepletene, svaka od njih nema svoju valnu funkciju (vektor stanja), već je cijeli par (točnije, stupnjevi slobode koji nas zanimaju) opisan jednim četverodimenzionalnim vektorom stanja \psi_( PRIJE KRISTA).

Kvantni sustav čestica A i C ima četiri stanja, ali njegovo stanje ne možemo opisati vektorom - samo sustav od tri čestice A, B, C ima čisto (potpuno definirano) stanje kada pošiljatelj izvrši mjerenje koje ima četiri moguća ishoda na sustavu od dvije čestice A i C, on dobiva jednu od 4 svojstvene vrijednosti izmjerene količine. Budući da tijekom ovog mjerenja sustav od tri čestice A, B, C kolabira u neko novo stanje, a stanja čestica A i C postaju potpuno poznata, kohezija se uništava i čestica B se nalazi u nekom specifičnom kvantnom stanju.

Upravo u tom trenutku dolazi do “transfera” “kvantnog dijela” informacija. Međutim, još nije moguće vratiti poslanu informaciju: primatelj zna da je stanje čestice B nekako povezano sa stanjem čestice A, ali ne zna točno kako!

Da bi se to shvatilo, potrebno je da pošiljatelj obavijesti primatelja putem uobičajenog klasičnog kanala o rezultatu svog mjerenja (trošeći dva bita koja odgovaraju uključenom stanju AC koje je izmjerio pošiljatelj). Prema zakonima kvantne mehanike, ispada da će primatelj, imajući rezultat mjerenja provedenog na paru čestica A i C, plus česticu B zapletenu s C, moći izvršiti potrebnu transformaciju stanja čestice B i vratiti prvobitno stanje čestice A.

Potpuni prijenos informacija dogodit će se tek nakon što primatelj primi podatke putem oba kanala. Prije primanja rezultata klasičnim kanalom, primatelj ne može ništa reći o odaslanom stanju.

Fantastičan koncept teleportacije proizlazi iz specifične interpretacije eksperimenta: “početno stanje čestice A uništeno je nakon svega što se dogodilo. Odnosno, država nije kopirana, nego prenošena s jednog mjesta na drugo.”

Eksperimentalna provedba

Eksperimentalnu implementaciju kvantne teleportacije polarizacijskog stanja fotona izvele su 1997. godine gotovo istovremeno grupe fizičara predvođene Antonom Zeilingerom (Sveučilište u Innsbrucku) i Francescom de Martinijem (Sveučilište u Rimu).

U časopisu Nature 17. lipnja 2004. uspješno eksperimentalno promatranje kvantne teleportacije kvantnog stanja atoma objavile su dvije istraživačke grupe: M. Riebe et al., Nature 429, 734-737 (teleportacija kvantnog stanja kalcijevog iona) i M. D. Barrett et al., Nature 429, 737-739 (teleportacija kubita na temelju iona atoma berilija). Unatoč medijskoj pompi, ovi se eksperimenti teško mogu nazvati probojem: oni su samo još jedan veliki korak prema stvaranju kvantnih računala i implementaciji kvantne kriptografije.

Godine 2006. po prvi put je izvršena teleportacija između objekata različite prirode - kvanta laserskog zračenja i atoma cezija. Uspješan eksperiment proveo je istraživački tim s Instituta Niels Bohr u Kopenhagenu.

Znanstvenici su 23. siječnja 2009. po prvi put uspjeli teleportirati kvantno stanje iona na jedan metar.

Dana 10. svibnja 2010. godine, u eksperimentu koji su izveli fizičari sa Sveučilišta znanosti i tehnologije Kine i Sveučilišta Tsinghua, kvantno stanje fotona odaslano je preko 16 kilometara.

Kineski fizičari su 2012. godine u 4 sata uspjeli prenijeti 1100 zapletenih fotona na udaljenost od 97 kilometara.

U rujnu 2012. godine fizičari sa Sveučilišta u Beču i Austrijske akademije znanosti postavili su novi rekord u kvantnoj teleportaciji - 143 kilometra

U rujnu 2015. znanstvenici američkog Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju uspjeli su teleportirati fotone preko optičkog vlakna na udaljenost veću od 100 km. Eksperiment je koristio jednofotonski detektor sa supravodljivim kabelima od molibden silicida na temperaturama blizu apsolutne nule.

MOSKVA, 12. srpnja - RIA Novosti. Fizičari iz Šangaja objavili su uspjeh prve "svemirske" kvantne teleportacije, prijenosa informacija o stanju čestice s kvantnog satelita Mo Tzu na stanicu za praćenje na Zemlji, navodi se u članku objavljenom u elektroničkoj knjižnici arXiv.org

“Najavljujemo prvu kvantnu teleportaciju pojedinačnih fotona sa zvjezdarnice na satelit u niskoj Zemljinoj orbiti, udaljenoj 1400 kilometara od nje, što otvara put teleportaciji na velike udaljenosti korak prema stvaranju kvantnog interneta”, piše Jian -Wei Pan (Jian-Wei Pan) sa Sveučilišta u Šangaju i njegovi kolege.

Fenomen kvantne isprepletenosti temelj je modernih kvantnih tehnologija. Ovaj fenomen posebno igra važnu ulogu u sigurnim kvantnim komunikacijskim sustavima - takvi sustavi potpuno eliminiraju mogućnost neprimjećenog "prisluškivanja" zbog činjenice da zakoni kvantne mehanike zabranjuju "kloniranje" stanja čestica svjetlosti. Trenutno se kvantni komunikacijski sustavi aktivno razvijaju u Europi, Kini i SAD-u.

Posljednjih godina znanstvenici iz Rusije i stranih zemalja stvorili su desetke kvantnih komunikacijskih sustava, čiji čvorovi mogu razmjenjivati ​​podatke na prilično velikim udaljenostima, u iznosu od oko 200-300 kilometara. Svi pokušaji širenja ovih mreža na međunarodnoj i interkontinentalnoj razini naišli su na nepremostive poteškoće povezane s načinom na koji svjetlost blijedi dok putuje kroz optička vlakna.

Iz tog razloga, mnogi timovi znanstvenika razmišljaju o pomicanju kvantnih komunikacijskih sustava na "kozmičku" razinu, razmjenjujući informacije putem satelita, omogućujući im da obnove ili ojačaju "nevidljivu vezu" između zapletenih fotona. Prva letjelica ove vrste već je prisutna u orbiti - riječ je o kineskom satelitu Mo Tzu, lansiranom u svemir u kolovozu 2016. godine.

Ovaj tjedan Pan i njegovi kolege opisali su prve uspješne eksperimente kvantne teleportacije provedene na brodu Mo-Zu iu komunikacijskoj stanici u gradu Ngari u Tibetu, izgrađenoj na visini od četiri kilometra za razmjenu informacija s prvim kvantnim satelitom. .

Kvantnu teleportaciju je prvi put na teorijskoj razini opisala 1993. grupa fizičara predvođena Charlesom Bennettom. Prema njihovoj ideji, atomi ili fotoni mogu razmjenjivati ​​informacije na bilo kojoj udaljenosti ako su "zapleteni" na kvantnoj razini.

Za izvođenje ovog procesa potreban je regularni komunikacijski kanal bez kojeg ne možemo očitati stanje zapletenih čestica, zbog čega se ovakvom “teleportacijom” ne mogu prenositi podaci na astronomske udaljenosti. Unatoč tom ograničenju, kvantna teleportacija iznimno je zanimljiva fizičarima i inženjerima jer se može koristiti za prijenos podataka u kvantnim računalima i za šifriranje podataka.

Vođeni tom idejom, znanstvenici su u laboratoriju u Ngariju isprepleli dva para fotona, te laserom prenijeli jednu od četiri "zapletene" čestice na brod Mo-Dza. Satelit je istovremeno mjerio stanje i ove čestice i drugog fotona, koji je u tom trenutku bio na brodu, uslijed čega je informacija o svojstvima druge čestice trenutno "teleportirana" na Zemlju, mijenjajući način na koji "tlo" foton, brkati s prvom česticom ponašanja.

Ukupno su, kako kažu kineski fizičari, uspjeli “zapetljati” i teleportirati preko 900 fotona, čime je potvrđena ispravnost rada “Mo-Zu” i dokazano da je dvosmjerna “orbitalna” kvantna teleportacija načelno moguća. Na sličan način, kako napominju znanstvenici, moguće je prenositi ne samo fotone, već i kubite, memorijske ćelije kvantnog računala i druge objekte kvantnog svijeta.

Brojni blockbusteri posljednjih godina, od kojih su većina filmske adaptacije stripova, čvrsto su usadili sliku superheroja u svijest modernih ljudi. Superheroj je najčešće osoba običnog izgleda koja ima nadnaravne moći i često je zbog toga prisiljena voditi tajanstven način života. Ovi su filmovi toliko popularni, šareni i brojni da je za neke ljude pojam "superheroja" postao uobičajen. Ideja o stvarnosti takvih heroja posjećuje ljude sve češće - zato se priče poput teleportacije u Kini pojavljuju i vrlo su popularne.

Superman na cesti

U jesen 2012. jedan od glavnih hitova svjetske mreže bio je video koji je navodno prikazivao više od puke teleportacije osoba, ali vrlo dramatična teleportacija dvoje ljudi odjednom. Video objavljen na video hostingu YouTube dugačak je oko minutu i izgleda kao snimka ulične nadzorne kamere. Vrijeme događanja, sudeći prema tajmingu u gornjem lijevom kutu, je nešto iza ponoći 9. svibnja 2012. godine. Mjesto događaja jedno je od urbanih ili prigradskih raskrižja Kine. Tri su glavna lika. Prvi je vozač kamiona s bijelim kombijem, drugi je biciklist. Treći je tajanstveni stranac čije se lice ne vidi zbog široke kapuljače. Što se tiče tjelesne građe, ovaj izrazito mladi čovjek mogao bi biti ili dječak ili djevojčica.

Događaji u videu se odvijaju na sljedeći način. Nakon što je nekoliko automobila prošlo, u pozadini se pojavljuje kamion koji postupno ubrzava. Dok se približava, biciklist se pojavljuje iz zamračenog područja na sporednoj cesti s lijeve strane. Putanje i brzine kamiona i biciklista su takve da se sudar čini neizbježnim, a posljedice za vozača lakšeg vozila obećavaju kobne. Ali ovdje, u desnom zatamnjenom dijelu zaslona, ​​primjećuje se neki pokret: brza zamućena silueta približava se mjestu nadolazećeg sudara. U posljednjem trenutku silueta se jasnije ocrtava i gledatelj vidi čovjeka koji hvata biciklista gotovo pod same kotače automobila. Nakon toga stranac, biciklist i bicikl doslovno nestaju, a kamion počinje kočiti. Auto se još nije potpuno zaustavio kada se skroz desno na ekranu, na osvijetljenom dijelu ceste, pojavljuje grupa od dvoje ljudi i bicikl. Stranac pušta spašenog čovjeka, dok mu ruke jako svijetle. Baci kapuljaču preko glave i brzo se miče s puta. U to vrijeme očito šokirani biciklist iscrpljeno sjeda na rubnik, a vozač kamiona izlazi i ne nalazi ništa na kolniku.

Lako je prevariti one koji su sretni što su prevareni

Teleportacija osobe u Kini, posebno snimljena na videu i k tome u ovakvim kinematografskim okolnostima, vrlo brzo je postala poznata i dobila milijune pregleda na video hostingu. Odmah su krenule žustre rasprave o tome je li video stvaran ili je riječ o prevari nekih stručnjaka za vizualne efekte. Zanimljivo je da je na snimanju bilo dosta pristalica realnosti teleportacije. Odmah se pojavio čak i originalni "fan fiction" - počele su se izmišljati priče osmišljene kako bi se stvorila priča o ženskom superjunaku (ženski spol lika činio se intrigantnijim i impresivnijim većini publike), kako bi se otkrili razlozi koji su je potaknuli da sakrije svoju supermoći i slično.

No, bilo je i dosta skeptičnih kritičara, koji su video doslovce razbili do kostiju. Navedeno je mnogo racionalnih argumenata u prilog tome da je radnja inscenirana, da ima očite tragove korištenja softvera za pretvaranje video materijala, a ima i očitih logičkih nedostataka. Prije svega, alarmantna je bila sama pojava potencijalno kobne nesreće: suprotno od uobičajenog, kamion je, približavajući se raskrižju, počeo ubrzavati umjesto da usporava, kao da stvara uvjete za dramatičnu scenu. Sumnjiva je i sumnja biciklista: on je začudo mirno vozio direktno ispod kotača, ne mijenjajući brzinu i čak ne okrećući glavu kada prelazi glavnu cestu, gdje treba dati prednost u prometu. S vozačem kamiona nije sve u redu - na snimci se jasno vidi da muškarac koji je izašao iz kabine nosi jarku bijelu majicu ili košulju. Ali u prilično dobro osvijetljenoj kabini tijekom kočenja ne samo da se ne vidi ništa svijetlo, vozač se tamo uopće ne vidi.

Što se tiče misterioznog čovjeka sa sposobnošću teleportacije sebe i drugih, on također nije tako "čist". Prvo, očiti su tragovi video montaže u njegovom “energetskom tragu” tijekom njegovog superbrzog izlijetanja na cestu. Njegova silueta u trenutku hvatanja biciklista je vrlo jasna, dok mutna silueta njegovog kretanja i dalje ostaje. Drugo, odabir krajnje točke teleportacije izgleda vrlo čudno. Zakoni geometrije, fizike i naprosto logike govore da bi najjednostavnije i najprirodnije bilo da se spašeni biciklist kreće u smjeru strančevog kretanja, dakle u lijevu stranu ekrana, dalje od ceste. Ali teleportacija se događa obrnutim vektorom, udesno - ispada da je stranac tijekom teleportacije napravio neku vrstu petlje, što nema objašnjenja. Drugo, uvlači se nejasna sumnja da se pojavljivanje dvoje ljudi koji se teleportiraju i bicikla s desne strane ceste objašnjava, tako reći, scenskom nuždom. Upravo je taj dio najosvijetljeniji u cijeloj sceni, pa je najpogodniji za postizanje najveće dramatike, promatranje stanja šoka spašenika, svjetleće ruke spasitelja i njegovo povlačenje u tamu. Ukupnost svih ovih zapažanja i razmišljanja dovodi do zaključka da je ova teleportacija prilično kreativna, ali ipak prijevara.

Alexander Babitsky

Fizičari iz Šangaja objavili su uspjeh prve "svemirske" kvantne teleportacije, prijenosa informacija o stanju čestice s kvantnog satelita Mo Tzu na stanicu za praćenje na Zemlji, navodi se u članku objavljenom u elektroničkoj knjižnici arXiv.org

“Najavljujemo prvu kvantnu teleportaciju pojedinačnih fotona sa zvjezdarnice na satelit u niskoj Zemljinoj orbiti, udaljenoj 1400 kilometara od nje, što otvara put teleportaciji na velike udaljenosti korak prema stvaranju kvantnog interneta”, piše Jian-Wei Pan (Jian-Wei Pan) sa Sveučilišta u Šangaju i njegovi kolege.

Fenomen kvantne isprepletenosti temelj je modernih kvantnih tehnologija. Ovaj fenomen posebno igra važnu ulogu u sigurnim kvantnim komunikacijskim sustavima - takvi sustavi potpuno eliminiraju mogućnost neprimjećenog "prisluškivanja" zbog činjenice da zakoni kvantne mehanike zabranjuju "kloniranje" stanja čestica svjetlosti. Trenutno se kvantni komunikacijski sustavi aktivno razvijaju u Europi, Kini i SAD-u.

Posljednjih godina znanstvenici iz Rusije i stranih zemalja stvorili su desetke kvantnih komunikacijskih sustava, čiji čvorovi mogu razmjenjivati ​​podatke na prilično velikim udaljenostima, u iznosu od oko 200-300 kilometara. Svi pokušaji širenja ovih mreža na međunarodnoj i interkontinentalnoj razini naišli su na nepremostive poteškoće povezane s načinom na koji svjetlost blijedi dok putuje kroz optička vlakna.

Iz tog razloga, mnogi timovi znanstvenika razmišljaju o pomicanju kvantnih komunikacijskih sustava na "kozmičku" razinu, razmjenjujući informacije putem satelita, omogućujući im da obnove ili ojačaju "nevidljivu vezu" između zapletenih fotona. Prva letjelica ove vrste već je prisutna u orbiti - riječ je o kineskom satelitu Mo Tzu, lansiranom u svemir u kolovozu 2016. godine.

Ovaj tjedan Pan i njegovi kolege opisali su prve uspješne eksperimente kvantne teleportacije provedene na brodu Mo-Zu iu komunikacijskoj stanici u gradu Ngari u Tibetu, izgrađenoj na visini od četiri kilometra za razmjenu informacija s prvim kvantnim satelitom. .

Kvantnu teleportaciju je prvi put na teorijskoj razini opisala 1993. grupa fizičara predvođena Charlesom Bennettom. Prema njihovoj ideji, atomi ili fotoni mogu razmjenjivati ​​informacije na bilo kojoj udaljenosti ako su "zapleteni" na kvantnoj razini.

Za izvođenje ovog procesa potreban je regularni komunikacijski kanal bez kojeg ne možemo očitati stanje zapletenih čestica, zbog čega se ovakvom “teleportacijom” ne mogu prenositi podaci na astronomske udaljenosti. Unatoč tom ograničenju, kvantna teleportacija iznimno je zanimljiva fizičarima i inženjerima jer se može koristiti za prijenos podataka u kvantnim računalima i za šifriranje podataka.

Vođeni tom idejom, znanstvenici su u laboratoriju u Ngariju isprepleli dva para fotona, te laserom prenijeli jednu od četiri "zapletene" čestice na brod Mo-Dza. Satelit je istovremeno mjerio stanje i ove čestice i drugog fotona, koji je u tom trenutku bio na brodu, uslijed čega je informacija o svojstvima druge čestice trenutno "teleportirana" na Zemlju, mijenjajući način na koji "tlo" foton, brkati s prvom česticom ponašanja.

Ukupno su, kako kažu kineski fizičari, uspjeli “zapetljati” i teleportirati preko 900 fotona, čime je potvrđena ispravnost rada “Mo-Zu” i dokazano da je dvosmjerna “orbitalna” kvantna teleportacija načelno moguća. Na sličan način, kako napominju znanstvenici, moguće je prenositi ne samo fotone, već i kubite, memorijske ćelije kvantnog računala i druge objekte kvantnog svijeta.