MASKAVA, 12. jūlijs - RIA Novosti. Fiziķi no Šanhajas paziņoja par veiksmīgu pirmās "kosmosa" norisi kvantu teleportācija, pārsūtot informāciju par daļiņas stāvokli no kvantu satelīta Mo-tzu uz izsekošanas staciju uz Zemes, saskaņā ar rakstu, kas ievietots elektroniskā bibliotēka arXiv.org

"Mēs paziņojam par pirmo atsevišķu fotonu kvantu teleportāciju no observatorijas uz Zemes uz satelītu, kas atrodas tuvu Zemei orbītā, 1400 kilometru attālumā no tā. Šī uzdevuma veiksmīga īstenošana paver ceļu īpaši liela attāluma teleportācijai un ir pirmā solis ceļā uz kvantu interneta izveidi,” raksta Jian-Wei Pan (Jian-Wei Pan) no Šanhajas universitātes un viņa kolēģi.

Kvantu sapīšanās fenomens ir mūsdienu kvantu tehnoloģiju pamats. Īpaši šim fenomenam ir liela nozīme drošās kvantu sakaru sistēmās - šādas sistēmas pilnībā izslēdz nemanāmas "noklausīšanās" iespēju, jo kvantu mehānikas likumi aizliedz "klonēt" gaismas daļiņu stāvokli. Šobrīd kvantu sakaru sistēmas tiek aktīvi attīstītas Eiropā, Ķīnā un ASV.

Pēdējos gados zinātnieki no Krievijas un ārzemju Valstis ir radījuši desmitiem kvantu sakaru sistēmu, kuru mezgli var apmainīties ar datiem diezgan lielos attālumos, aptuveni 200-300 kilometru attālumā. Visi mēģinājumi paplašināt šos tīklus starptautiskā un starpkontinentālā līmenī ir saskārušies ar nepārvaramām grūtībām, jo ​​gaisma tiek vājināta, ceļojot caur optisko šķiedru.

Šī iemesla dēļ daudzas zinātnieku grupas ir domājušas par kvantu sakaru sistēmu pārnešanu uz "kosmisko" līmeni, informācijas apmaiņu caur satelītu, ļaujot atjaunot vai stiprināt "neredzamo savienojumu" starp sapinušies fotoniem. Pirmais šāda veida kosmosa kuģis jau ir orbītā – tā ir Ķīniešu satelīts Mo Tzu kosmosā startēja 2016. gada augustā.

Šonedēļ Pan un viņa kolēģi ziņoja par pirmajiem veiksmīgajiem kvantu teleportācijas eksperimentiem, kas veikti uz Mo-Tzu klāja un sakaru stacijā Ngari, Tibetā, kas uzbūvēta četru kilometru augstumā, lai sazinātos ar pirmo kvantu satelītu.

Pirmo reizi kvantu teleportāciju teorētiskā līmenī 1993. gadā aprakstīja fiziķu grupa Čārlza Beneta vadībā. Saskaņā ar viņu ideju atomi vai fotoni var apmainīties ar informāciju jebkurā attālumā, ja tie būtu "sapinušies" kvantu līmenī.

Lai veiktu šo procesu, ir nepieciešams parasts sakaru kanāls, bez kura mēs nevaram nolasīt sapinušo daļiņu stāvokli, tāpēc šādu "teleportāciju" nevar izmantot datu pārraidei astronomiskos attālumos. Neskatoties uz šo ierobežojumu, kvantu teleportācija ļoti interesē fiziķus un inženierus, jo to var izmantot datu pārsūtīšanai kvantu datoros un datu šifrēšanai.

Vadoties pēc šīs idejas, zinātnieki Ngari laboratorijā sapinuši divus fotonu pārus un, izmantojot lāzeru, pārraidīja vienu no četrām "sapinušajām" daļiņām uz Mo-Tzu klāja. Satelīts vienlaicīgi izmērīja gan šīs daļiņas, gan cita fotona stāvokli, kas tajā brīdī atradās uz klāja, kā rezultātā informācija par otrās daļiņas īpašībām momentāni tika "teleportēta" uz Zemi, mainot "zemes" uzvedību. "fotons sapinies ar pirmo daļiņu.

Kopumā, kā saka ķīniešu fiziķi, viņiem izdevies "sapīt" un teleportēt vairāk nekā 900 fotonu, kas apstiprināja "Mo-Dzy" pareizību un pierādīja, ka principā ir iespējama divvirzienu "orbitālā" kvantu teleportācija. Līdzīgā veidā, kā atzīmē zinātnieki, ir iespējams pārraidīt ne tikai fotonus, bet arī kubitus, atmiņas šūnas kvantu dators, un citi kvantu pasaules objekti.

Kvantu teleportācijas eksperimenti veiksmīgi pabeigti Ķīnā un Kanādā

© СС0

Ķīnā un Kanādā ir veiksmīgi veikti eksperimenti, lai veiktu kvantu teleportāciju vairāk nekā astoņu kilometru attālumā. Šos eksperimentus pilsētas apstākļos neatkarīgi veica abu valstu zinātnieki.

Saskaņā ar South China Morning Post teikto, iepriekš šādi eksperimenti tika veikti tikai gadā laboratorijas apstākļi. Kvantu teleportācija ir vielas kvantu stāvokļa pārraide attālumā, kas tiek iznīcināts nosūtīšanas punktā un pēc tam tiek atjaunots uztveršanas punktā bez pašas daļiņas tiešas pārneses.

Pētnieku grupa no Ķīnas Zinātnes un tehnoloģijas universitātes ir teleportējusi fotonus 12,5 km attālumā Hefei pilsētā (austrumu Ķīnas Anhui province). Šim nolūkam tika izmantoti parastie optiskās šķiedras tīkli.

Kanādas zinātnieki veica līdzīgu eksperimentu Kalgari pilsētā (Albertas dienvidrietumu province) 8,2 km attālumā.

Abu valstu speciālisti izmantoja dažādas pieejas. Ķīnieši, izmantojot savu kanālu, teleportēja tikai divus fotonus stundā, bet ar lielāku uzticamību. Savukārt kanādieši spēja pārraidīt līdz pat 17 daļiņām minūtē, taču viņu tehnoloģija ir mazāk precīza un tai ir vairāki ierobežojumi praktiskai lietošanai.

Pērn amerikāņu zinātniekiem izdevies nosūtīt fotonu vairāk nekā 100 km attālumā, taču tikai laboratorijas ietvaros - caur optisko šķiedru kabeli, kas tur pagriezienos savīts, vēsta.

Daudzi grāvēji pēdējos gados, kas lielākoties ir komiksu ekrāna adaptācijas, ir stingri iegultas apziņā mūsdienu cilvēks supervaroņa attēls. Supervaronis visbiežāk ir parasta izskata cilvēks, kuram piemīt pārdabiskas spējas un kura tādēļ bieži vien ir spiesta vadīt slepenu dzīvesveidu. Šīs filmas ir tik populāras, krāsainas un daudzas, ka dažiem cilvēkiem jēdziens "supervaronis" kļūst par ikdienu. Ideja par šādu varoņu realitāti cilvēkus apmeklē arvien biežāk - tāpēc tādi sižeti kā teleportācija Ķīnā parādās un ir ļoti populāri.

Supermens uz ceļa

2012. gada rudenī viens no galvenajiem hitiem globālajā tīmeklī bija video, kurā it kā tika ierakstīta ne tikai cilvēka teleportācija, bet gan ļoti dramatiska divu cilvēku teleportācija vienlaikus. YouTube video mitināšanas vietnē ievietotā video ilgums ir aptuveni minūte, un tas izskatās pēc uzņemšanas no ielas novērošanas kameras. Notikumu laiks, spriežot pēc laika augšējā kreisajā stūrī, ir īsi pēc 2012. gada 9. maija pusnakts. Notikumu vieta ir viens no Ķīnas pilsētas vai piepilsētas krustojumiem. Galvenā aktieri trīs. Pirmais ir kravas automašīnas vadītājs ar furgonu balta krāsa, otrais ir velosipēdists. Trešais ir noslēpumains svešinieks, kura seja nav redzama platās kapuces dēļ. Pēc ķermeņa uzbūves šis nepārprotami jaunais vīrietis var būt gan zēns, gan meitene.

Video notikumi risinās šādi. Pēc vairākām garām braucošām automašīnām fonā parādās kravas automašīna, kas pamazām uzņem ātrumu. Viņam tuvojoties, no aptumšotas vietas pa blakus ceļu pa kreisi iznirst velosipēdists. Smagās automašīnas un velosipēdista trajektorijas un ātrumi ir tādi, ka sadursme šķiet neizbēgama, un vieglāka spēkrata vadītājam sekas solās būt letālas. Bet šeit ekrāna labajā aptumšotajā zonā ir vērojama kustība: ātrs, izplūdis siluets tuvojas gaidāmās sadursmes vietai. Pēdējā brīdī siluets iezīmējas skaidrāk un skatītājs ierauga vīrieti, kurš satver velosipēdistu gandrīz zem pašiem mašīnas riteņiem. Pēc tam svešinieks, velosipēdists un velosipēds burtiski pazūd, un kravas automašīna sāk bremzēt. Automašīna vēl nav pilnībā apstājusies, kad ekrāna labajā malā, tieši apgaismotajā ceļa daļā, parādās divu cilvēku grupa un velosipēds. Svešinieks atbrīvo izglābto, kamēr viņa rokas spoži mirdz. Viņš uzmet pāri galvai kapuci un steidzas prom no ceļa. Šobrīd uz apmales bez spēka apsēžas manāmi satricināts velosipēdists, pretim dodas kravas automašīnas vadītājs, kurš iznācis un uz brauktuves neko neatrod.

Ir viegli maldināt tos, kuri priecājas, ka tiek maldināti

Cilvēku teleportācija Ķīnā, īpaši ierakstīta video un turklāt šādos kino apstākļos, ļoti ātri kļuva zināma un ieguva miljoniem skatījumu video mitināšanā. Uzreiz sākās spraigas diskusijas par to, vai video ir īsts, vai tā ir dažu vizuālo efektu speciālistu palaidnība. Interesanti, ka uzņemšanas laukumā novērotajai teleportācijas realitātei bija diezgan daudz atbalstītāju. Tūlīt radās pat savdabīgas “fanfikcijas” – sāka izdomāt sižetus, lai radītu stāstu par supervaroņu meiteni (sieviešu tēls lielākajai daļai auditorijas šķita intriģējošāks un iespaidīgāks), lai atklātu iemeslus, kas pamudināja viņu slēpt savas superspējas un līdzīgi.

Bet bija daudz skeptisku kritiķu, un viņi burtiski sadalīja video burtiski pa kauliem. Tika sniegti daudzi racionāli argumenti par labu tam, ka sižets ir iestudēts, tajā ir skaidras izmantošanas pēdas. programmatūra video materiāla konvertēšanai, un tam ir arī acīmredzami loģiski trūkumi. Pirmkārt, brīdināja pati potenciāli nāvējošā negadījuma notikums: pretēji ierastajam kravas automašīna, tuvojoties krustojumam, nevis samazināja ātrumu, bet gan uzņēma ātrumu, it kā radot apstākļus dramatiskai ainai. Aizdomīgas ir arī velosipēdista aizdomas: viņš pārsteidzoši mierīgi braucis tieši zem riteņiem, nemainot ātrumu un pat galvu nepagriežot, šķērsojot galveno ceļu, kur jādod ceļš satiksmes prioritātei. Ar kravas automašīnas vadītāju ne viss ir kārtībā – kadros skaidri redzams, ka no kabīnes izkāpušais ir ģērbies koši baltā T-kreklā vai kreklā. Bet diezgan labi apgaismotā salonā bremzēšanas laikā ne tikai nekas spilgts nav redzams, bet arī vadītāja nav vispār.

Kas attiecas uz noslēpumaino cilvēku ar spēju teleportēties un teleportēt citus, tad viņš arī nav tik "tīrs". Pirmkārt, tā "enerģijas celiņā" ir redzamas acīmredzamas video montāžas pēdas īpaši ātras nobraukšanas laikā uz ceļa. Viņa siluets velosipēdista satveršanas brīdī ir ļoti izteikts, kamēr joprojām ir saglabājies izplūdušais kustības siluets. Otrkārt, teleportācijas beigu punkta izvēle izskatās ļoti dīvaina. Ģeometrijas, fizikas un vienkārši loģikas likumi saka, ka visvieglāk un dabiskāk būtu pārvietot izglābto velosipēdistu svešinieka virzienā - tas ir, uz ekrāna kreiso pusi, prom no ceļa. Bet teleportācija notiek ar apgriezto vektoru, pa labi - izrādās, ka svešinieks teleportācijas laikā izveidoja tādu kā cilpu, kam nav nekāda izskaidrojuma. Otrkārt, iezogas neskaidras šaubas, ka divu teleportējošos cilvēku un velosipēda parādīšanās ceļa labajā pusē tiek skaidrota, tā teikt, skatuviskā nepieciešamība. Tieši šī daļa ir visvairāk izgaismota visā ainā, tāpēc tā ir vispiemērotākā, lai panāktu vislielāko drāmu, novērotu izglābtā šoka stāvokli, glābēja spožās rokas un viņa aizvešanu tumsā. Visu šo novērojumu un argumentāciju kopums liek secināt, ka šī teleportācija ir diezgan radoša, bet tomēr mānīšana.

Aleksandrs Babitskis

Sistēma sapinušo un pārnesamo stāvokļu sagatavošanai teleportācijai

QUESS Quantum Communications Satellite (aka "Mo-Tzu") misijas komanda ir ziņojusi par pirmajiem panākumiem fotonu teleportēšanā no Zemes virsmas orbītā. Mēnesi ilga eksperimenta ietvaros fiziķiem izdevās teleportēt 911 fotonus 500 līdz 1400 kilometru attālumā. Tie ir kvantu teleportācijas rekorda attālumi. Pētījuma preprints ir publicēts arXiv.org serverī, par ko īsi ziņoja MIT Technology Review.

Kvantu teleportācija sastāv no vienas daļiņas kvantu stāvokļa pārnešanas uz citu daļiņu, tieši nepārnesot pirmo daļiņu telpā. Lai teleportētos, piemēram, fotona polarizācijai būtu nepieciešams kvantu sapinušo daļiņu pāris. Viena no sapinušajām daļiņām ir jāsaglabā kvantu stāvokļa sūtītājam, bet otra - uztvērējam. Pēc tam sūtītājs vienlaikus veic mērījumu pārraidītajai daļiņai un vienai no sapinītā pāra daļiņām. Kvantu sapīšanās ir veidota tā, ka divas daļiņas uzvedas līdzīgi viena sistēma- sapinusies daļiņa pie saņēmēja jūt, ka ir veikts mērījums ar tās pāri un maina tā stāvokli. Zinot mērījumu rezultātu sūtītāja pusē (to var nosūtīt pa parasto kanālu), var iegūt precīzu nosūtītās daļiņas kopiju – uzreiz pie adresāta. Vairāk par to varat lasīt mūsu kvantu alfabēta materiālā: "".

Iepriekš attālums teleportācijai bija ierobežots līdz desmitiem kilometru - 2012. gadā austriešu fiziķi teleportēja fotonu stāvokļus starp La Palmu un Tenerifi (143 kilometri). Jaunais darbs pārvar šo pavērsienu un uzlabo to vairākas reizes.

Vienu no galvenajiem teleportācijas uzdevumiem - sapinušos fotonu sadalījumu starp sūtītāju (uz Zemes) un saņēmēju (satelītu) - fiziķi jau ir atrisinājuši. Darbs pie sapīta pāra izveides, dalīts ar 1200 kilometriem, žurnālā bija pirms mēneša Zinātne. Izmantojot šos pārus, atlika tikai eksperimentāli demonstrēt pašu teleportāciju.

Eksperimenta shēma

Ji-Gang Ren et al. / arXiv.org, 2017

AT jauns darbs Autori izmantoja sapinušies fotonu ģeneratoru, kas uzstādīts nevis uz satelīta, bet uz Zemes, Ngari observatorijā (Tibetā). Tas radīja vairāk nekā četrus tūkstošus sapinušos pāru sekundē, no kuriem viens fotons tika nosūtīts kā lāzera stars uz satelītu, kas katru pusnakti lidoja virs ģeneratora. Pirmkārt, zinātnieki to pierādīja kvantu sapīšanās tiek glabāts starp Zemi un satelītu, un pēc tam tiek veikta fotona polarizācijas teleportācija. Faktiski, lai droši pārbaudītu teleportāciju, zinātniekiem bija jāizveido nevis viens, bet divi sapinušies fotonu pāri vienlaikus.

Lielākie zaudējumi bija saistīti ar Zemes atmosfēras turbulenci un neviendabīgumu. Šie efekti izraisa sapītušo fotonu staru kūļa paplašināšanos un to izkliedi - un līdz ar to mazāk daļiņu sasniedz satelītu.

Kopumā tika veiksmīgi teleportētas 911 daļiņas - un visa eksperimenta laikā tika sagatavoti un pārraidīti miljoniem fotonu pāru. Autori atzīmē, ka teleportācijas precizitāte sasniedz 80 procentus, un zaudējumi svārstās no 41 līdz 52 decibeliem (viens fotons lido no 100 tūkstošiem). Ja līdzīgs signāls tiek pārraidīts pa 1200 kilometrus garu optisko šķiedru ar zuduma līmeni 0,2 decibeli uz kilometru, tad pat viena fotona pārraidīšanai būs nepieciešams 20 reizes vairāk laika nekā Visuma dzīves laikā.

Kvantu teleportācija ir viena no svarīgākajām datu pārraides metodēm kvantu telekomunikācijās. Tas ir nepieciešams globāla "kvantu interneta" attīstībai ar ideāli aizsargātiem sakaru kanāliem (fizisko likumu līmenī, kas aizliedz kvantu stāvokļu klonēšanu). Pagājušā gada protokoli fizikas kvantu teleportācijai pilsētas optiskās šķiedras līnijās.

Vladimirs Koroļovs

15. janvāris 2016, 17:30:49

Nākotnes teleportācija ir tikai pirmais posms veselai eksperimentu sērijai.

Foto: Saraeva

Vladivostoka, IA Primorye24. Nākamajā vasarā Ķīnas zinātnieki plāno veikt pasaulē pirmo kvantu teleportācijas eksperimentu, vēsta Versija.

Deklarētais attālums, pa kuru daļiņas virzīsies, ir 1200 kilometri.Dabas ziņas stāsta par Debesu impērijas zinātnieku plāniem. Zināms, ka testa ietvaros speciālisti šā gada jūnijā palaist Zemei tuvo pavadoni. Tas darbosies kā saikne starp abām zemes stacijām Zināms, ka eksperti plāno nosūtīt daļiņas no Ķīnas uz Vīni. Pirms tā dēvētā "teleporta" palaišanas zinātnieki grasās noskaidrot, cik uzticams ir kriptogrāfiskais savienojums starp pilsētām. Satelīts darbosies kā teleportētājs - tieši viņš veiks fotonu bezkontakta kustību. Attālums starp stacijām Eiropā un Ķīnā ir vairāk nekā 1200 kilometru.Pārbaudes panākumi, pēc zinātnieku domām, neapšaubāmi. Tas, ka kvantu teleportāciju var veikt jebkuros, arī lielākos attālumos, kļuva zināms jau pagājušā gadsimta vidū.

Pēc fiziķu domām, turpmākā daļiņu teleportācija no Ķīnas uz Eiropu, izmantojot satelītu, ir tikai pirmais posms veselai eksperimentu sērijai. Nākotnē zinātnieki plāno veikt līdzīgu eksperimentu, piedaloties stacijām uz satelīta, Zemes un Mēness.Kvantu teleportācijas process ir noteiktu daļiņu kvantu stāvokļa pārnešana uz jebkuru attālumu. Tās īstenošanai speciālisti ņem pārī savienotu kvantu daļiņu un sadala to daļās. Saskaņā ar kvantu mehānikas noteikumiem, pāru daļiņu atdalīšanas gadījumā viena no otras, katra no akcijām saglabā informāciju par savu partneri.Līdzīgu pētījumu jau veikuši kādas Amerikas universitātes darbinieki. Viņiem izdevās veikt kvantu teleportāciju 102 kilometru garumā. Lai veiktu procesu, eksperti izmantoja nevis satelītu, bet gan optisko šķiedru.Neskatoties uz to, ka pārī savienotos fotonus šķīra vairāk nekā simts kilometri, viena no tiem stāvokļa izmaiņas ietekmēja otru.