MOSKVA 12. júla - RIA Novosti. Fyzici zo Šanghaja oznámili úspešné uskutočnenie prvého „vesmíru“ kvantová teleportácia, preposielaním informácií o stave častice z kvantového satelitu Mo-tzu na sledovaciu stanicu na Zemi, podľa článku uverejneného v r. elektronickej knižnice arXiv.org

"Oznamujeme prvú kvantovú teleportáciu jednotlivých fotónov z observatória na Zemi na satelit na obežnej dráhe blízko Zeme, 1 400 kilometrov od nej. Úspešná realizácia tejto úlohy pripravuje cestu pre teleportáciu na veľmi dlhé vzdialenosti a je prvou krok smerom k vytvoreniu kvantového internetu,“ píšu Jian-Wei Pan (Jian-Wei Pan) z univerzity v Šanghaji a jeho kolegovia.

Fenomén kvantového previazania je základom moderných kvantových technológií. Tento jav zohráva dôležitú úlohu najmä v bezpečných kvantových komunikačných systémoch - takéto systémy úplne vylučujú možnosť nepostrehnuteľného "odpočúvania" vzhľadom na to, že zákony kvantovej mechaniky zakazujú "klonovanie" stavu svetelných častíc. V súčasnosti sa kvantové komunikačné systémy aktívne rozvíjajú v Európe, Číne a USA.

V posledných rokoch vedci z Ruska a zahraničné krajiny vytvorili desiatky kvantových komunikačných systémov, ktorých uzly si môžu vymieňať dáta na dosť veľké vzdialenosti okolo 200-300 kilometrov. Všetky pokusy o rozšírenie týchto sietí na medzinárodnú a medzikontinentálnu úroveň narazili na neprekonateľné ťažkosti súvisiace so spôsobom zoslabovania svetla pri prechode cez optické vlákno.

Z tohto dôvodu mnohé tímy vedcov uvažovali o prenose kvantových komunikačných systémov na „kozmickú“ úroveň, výmene informácií cez satelit, čo vám umožní obnoviť alebo posilniť „neviditeľné spojenie“ medzi zapletenými fotónmi. Prvá kozmická loď svojho druhu je už na obežnej dráhe – je Čínsky satelit Mo Tzu odštartoval do vesmíru v auguste 2016.

Tento týždeň Pan a jeho kolegovia informovali o prvých úspešných experimentoch s kvantovou teleportáciou uskutočnených na palube Mo-Tzu a na komunikačnej stanici v Ngari v Tibete, postavenej v nadmorskej výške štyri kilometre na komunikáciu s prvým kvantovým satelitom.

Kvantová teleportácia bola prvýkrát popísaná na teoretickej úrovni v roku 1993 skupinou fyzikov vedenou Charlesom Bennettom. Podľa ich predstavy si atómy alebo fotóny môžu vymieňať informácie na akúkoľvek vzdialenosť, ak by boli „zapletené“ na kvantovej úrovni.

Na uskutočnenie tohto procesu je potrebný konvenčný komunikačný kanál, bez ktorého nemôžeme čítať stav zamotaných častíc, a preto sa takáto „teleportácia“ nedá použiť na prenos údajov na astronomické vzdialenosti. Napriek tomuto obmedzeniu je kvantová teleportácia veľmi zaujímavá pre fyzikov a inžinierov, pretože ju možno použiť na prenos údajov v kvantových počítačoch a na šifrovanie údajov.

Vedení touto myšlienkou vedci zaplietli dva páry fotónov v laboratóriu v Ngari a pomocou lasera preniesli jednu zo štyroch „zamotaných“ častíc na palubu Mo-Tzu. Satelit súčasne meral stav tejto častice a ďalšieho fotónu, ktorý bol v tom okamihu na palube, v dôsledku čoho boli informácie o vlastnostiach druhej častice okamžite „teleportované“ na Zem, čím sa zmenilo správanie „zeme“. “ fotón zapletený s prvou časticou.

Celkovo, ako hovoria čínski fyzici, sa im podarilo „zamotať“ a teleportovať cez 900 fotónov, čo potvrdilo správnosť „Mo-Dzy“ a dokázalo, že obojsmerná „orbitálna“ kvantová teleportácia je v princípe možná. Podobným spôsobom, ako poznamenávajú vedci, je možné prenášať nielen fotóny, ale aj qubity, pamäťové bunky kvantový počítač a ďalšie objekty kvantového sveta.

Experimenty s kvantovou teleportáciou boli úspešne dokončené v Číne a Kanade

© СС0

V Číne a Kanade sa úspešne uskutočnili experimenty na uskutočnenie kvantovej teleportácie na vzdialenosť viac ako osem kilometrov. Tieto experimenty v podmienkach mesta uskutočnili nezávisle vedci z oboch krajín.

Podľa South China Morning Post sa predtým takéto experimenty vykonávali iba v laboratórne podmienky. Kvantová teleportácia je prenos kvantového stavu hmoty na diaľku, ktorý je zničený vo vysielacom bode a potom znovu vytvorený v prijímacom bode bez priameho prenosu samotnej častice.

Skupina výskumníkov z University of Science and Technology of China teleportovala fotóny na vzdialenosť 12,5 km v meste Che-fej (východočínska provincia Anhui). Na tento účel boli použité bežné optické siete.

Kanadskí vedci urobili podobný experiment v meste Calgary (juhozápadná provincia Alberta) vo vzdialenosti 8,2 km.

Špecialisti z oboch krajín použili rôzne prístupy. Číňania prostredníctvom svojho kanála teleportovali iba dva fotóny za hodinu, ale s vyššou spoľahlivosťou. Kanaďania na druhej strane dokázali preniesť až 17 častíc za minútu, no ich technológia je menej presná a má množstvo obmedzení pre praktické využitie.

Minulý rok sa americkým vedcom podarilo poslať fotón na vzdialenosť viac ako 100 km, ale iba v rámci laboratória - cez tam striedavo navinutý kábel z optických vlákien.

Početné trháky v posledných rokoch, z väčšej časti, ktoré sú filmovými adaptáciami komiksov, sú pevne zakorenené vo vedomí moderný človek superhrdinský obrázok. Superhrdina je najčastejšie obyčajne vyzerajúci človek, ktorý má nadprirodzené schopnosti a často je kvôli tomu nútený viesť tajnostkársky životný štýl. Tieto filmy sú také populárne, farebné a početné, že pre niektorých ľudí sa pojem „superhrdina“ stáva bežným. Myšlienka reality takýchto hrdinov navštevuje ľudí čoraz častejšie - preto sa také zápletky ako teleportácia v Číne objavujú a sú veľmi populárne.

Superman na ceste

Na jeseň roku 2012 bolo jedným z hlavných hitov na World Wide Web video, ktoré údajne nezaznamenalo len teleportáciu človeka, ale veľmi dramatickú teleportáciu dvoch ľudí naraz. Video zverejnené na videohostingu YouTube má trvanie asi minútu a vyzerá ako streľba z pouličnej kamery. Čas udalostí, súdiac podľa načasovania v ľavom hornom rohu, je 9. mája 2012 tesne po polnoci. Miestom udalostí je jedna z mestských alebo prímestských križovatiek Číny. Hlavné herci tri. Prvým je kamionista s dodávkou biela farba, druhý je cyklista. Tretím je záhadný cudzinec, ktorému pre širokú kapucňu nevidno do tváre. Po fyzickej stránke môže byť tento jednoznačne mladý muž chlapcom aj dievčaťom.

Udalosti vo videu sa vyvíjajú nasledovne. Po niekoľkých prechádzajúcich autách sa v pozadí objavuje nákladné auto, ktoré postupne naberá rýchlosť. Keď sa približuje, zo zatemneného priestoru vľavo po vedľajšej ceste vychádza cyklista. Dráhy a rýchlosti kamiónu a cyklistu sú také, že zrážka sa zdá byť nevyhnutná a následky pre vodiča ľahšieho vozidla môžu byť fatálne. Ale tu v pravej stmavenej oblasti obrazovky je nejaký pohyb: rýchla, rozmazaná silueta sa blíži k miestu hroziacej kolízie. V poslednej chvíli sa silueta črtá zreteľnejšie a divák vidí muža, ktorý cyklistu chytá takmer pod samotné kolesá auta. Potom cudzinec, cyklista a bicykel doslova zmiznú a kamión začne brzdiť. Auto sa ešte úplne nezastavilo, keď sa úplne vpravo na obrazovke, práve na osvetlenej časti cesty, objavila skupina dvoch ľudí a bicykel. Cudzinec vyslobodí zachráneného, ​​pričom jeho ruky jasne žiaria. Prehodí si cez hlavu kapucňu a ponáhľa sa z cesty. V tomto čase si viditeľne šokovaný cyklista sadá na krajnicu bez sily, smeruje k nemu kamionista, ktorý vyšiel a na vozovke nič nenachádza.

Je ľahké oklamať tých, ktorí sú radi, že sú oklamaní

Ľudská teleportácia v Číne, najmä zaznamenaná na videu a navyše za takýchto filmových okolností, sa veľmi rýchlo stala známou a získala milióny zhliadnutí na videohostingu. Okamžite sa rozbehli živé diskusie o tom, či je video skutočné, alebo ide o žart niektorých špecialistov na vizuálne efekty. Je zvláštne, že na scéne bolo pomerne veľa priaznivcov reality teleportácie. Okamžite vznikli dokonca aj zvláštne „fanfikcie“ - začali sa vymýšľať zápletky na vytvorenie príbehu superhrdinského dievčaťa (ženská postava sa väčšine publika zdala zaujímavejšia a pôsobivejšia), aby sa odhalili dôvody, ktoré ju prinútili skrývať svoje superschopnosti a podobne.

Našlo sa ale veľa skeptických kritikov a tí doslova rozložili video doslova po kostiach. Mnoho racionálnych argumentov bolo uvedených v prospech toho, že dej je inscenovaný, nesie jasné stopy využitia softvér na konverziu video materiálu a má tiež zjavné logické nedostatky. V prvom rade upozornil samotný výskyt potenciálne smrteľnej nehody: oproti zvykom kamión pri približovaní sa ku križovatke nespomalil, ale nabral rýchlosť, akoby vytváral podmienky pre dramatickú scénu. Podozrivé je aj podozrenie cyklistu: jazdil prekvapivo pokojne priamo pod kolesá, bez zmeny rýchlosti a bez toho, aby čo i len otočil hlavu pri prechádzaní cez hlavnú cestu, kde musí dať prednosť v jazde. S kamionistom nie je všetko v poriadku – na záberoch je jasne vidieť, že osoba, ktorá vystúpila z kabíny, je oblečená v žiarivo bielom tričku alebo košeli. Ale v celkom dobre osvetlenej kabíne pri brzdení nielenže nie je nič jasné, ale nie je tam vôbec žiadny vodič.

Čo sa týka záhadnej osoby so schopnosťou teleportovať seba a teleportovať ostatných, ani on nie je taký „čistý“. Po prvé, v jeho „energetickej stope“ počas ultrarýchlej jazdy na cestu sú zjavné stopy po úprave videa. Jeho silueta v momente uchopenia cyklistu je veľmi výrazná, pričom rozmazaná silueta jeho pohybu je stále zachovaná. Po druhé, výber koncového bodu teleportácie vyzerá veľmi zvláštne. Zákony geometrie, fyziky a spravodlivej logiky hovoria, že najjednoduchšie a najprirodzenejšie by bolo posunúť zachráneného cyklistu smerom k cudzincovi – teda na ľavú stranu obrazovky, preč od cesty. Ale teleportácia sa deje s reverzným vektorom, vpravo - ukazuje sa, že cudzinec počas teleportácie urobil akúsi slučku, ktorá nemá žiadne vysvetlenie. Po druhé, nejasná pochybnosť sa vkráda do toho, že výskyt dvoch teleportujúcich sa ľudí a bicykla na pravej strane cesty je vysvetlený takpovediac javiskovou nevyhnutnosťou. Práve táto časť je na celej scéne najviac osvetlená, takže na dosiahnutie tej najväčšej drámy, na pozorovanie šokového stavu zachraňovaného, ​​svietiacich rúk záchrancu a jeho odsunu do tmy sa hodí najlepšie. Súhrn všetkých týchto pozorovaní a úvah vedie k záveru, že táto teleportácia je dosť kreatívna, ale stále je to podvod.

Alexander Babitsky

Systém na prípravu zamotaných stavov a prenosných stavov na teleportáciu

Tím misie QUESS Quantum Communications Satellite (aka "Mo-Tzu") oznámil prvý úspech v teleportovaní fotónov z povrchu Zeme na obežnú dráhu. V rámci mesačného experimentu sa fyzikom podarilo teleportovať 911 fotónov na vzdialenosť 500 až 1 400 kilometrov. Toto sú rekordné vzdialenosti pre kvantovú teleportáciu. Predtlač štúdie je zverejnená na serveri arXiv.org, o ktorom stručne informoval MIT Technology Review.

Kvantová teleportácia spočíva v prenose kvantového stavu jednej častice na druhú časticu bez priameho prenosu prvej častice do priestoru. Napríklad na teleportáciu by polarizácia fotónu vyžadovala pár kvantovo zapletených častíc. Jedna zo zamotaných častíc musí byť držaná odosielateľom kvantového stavu a druhá prijímačom. Potom odosielateľ vykoná meranie súčasne na prenášanej častici a jednej z častíc spleteného páru. Kvantové zapletenie je navrhnuté tak, aby sa dve častice správali podobne jeden systém- zamotaná častica u príjemcu cíti, že s jej párom bolo vykonané meranie a mení svoj stav. Keď poznáte výsledok merania na strane odosielateľa (môže byť zaslaný bežným kanálom), môžete získať presnú kópiu odoslanej častice - okamžite u príjemcu. Viac o tom si môžete prečítať v našom materiáli o kvantovej abecede: "".

Predtým bola vzdialenosť pre teleportáciu obmedzená na desiatky kilometrov – v roku 2012 rakúski fyzici teleportovali stavy fotónov medzi La Palmou a Tenerife (143 kilometrov). Nové dielo tento míľnik prekonáva a niekoľkonásobne vylepšuje.

Jednu z hlavných úloh pre teleportáciu – distribúciu zamotaných fotónov medzi odosielateľa (na Zemi) a príjemcu (satelit) – už fyzici vyriešili. Práca na vytvorení zapletenej dvojice delenej 1200 kilometrami bola v časopise pred mesiacom Veda. S využitím týchto párov ostalo len experimentálne demonštrovať samotnú teleportáciu.

Schéma experimentu

Ji-Gang Ren a kol. / arXiv.org, 2017

AT Nová práca Autori použili generátor zapletených fotónov inštalovaný nie na satelite, ale na Zemi, na observatóriu Ngari (Tibet). Vytvoril viac ako štyritisíc zapletených párov za sekundu, pričom jeden fotón z každého bol odoslaný ako laserový lúč na satelit, ktorý každú polnoc preletel nad generátorom. Po prvé, vedci to ukázali kvantové zapletenie je uložený medzi Zemou a satelitom a potom sa uskutoční teleportácia polarizácie fotónu. V skutočnosti, na spoľahlivé otestovanie teleportácie, vedci potrebovali vytvoriť nie jeden, ale dva zapletené páry fotónov naraz.

Najväčšie straty súviseli s turbulenciou a nehomogenitou zemskej atmosféry. Tieto efekty vedú k rozšíreniu lúča zapletených fotónov a ich rozptylu – a teda menej častíc dosiahne satelit.

Celkovo sa podarilo teleportovať 911 častíc – a počas celého experimentu boli pripravené a prenesené milióny párov fotónov. Autori poznamenávajú, že presnosť teleportácie dosahuje 80 percent a straty sa pohybujú od 41 do 52 decibelov (jeden fotón letí zo 100 tisíc). Ak prenesieme podobný signál cez 1200-kilometrové optické vlákno s úrovňou straty 0,2 decibelu na kilometer, potom prenos čo i len jedného fotónu zaberie 20-krát viac času, než je životnosť vesmíru.

Kvantová teleportácia je jednou z dôležitých metód prenosu dát v kvantových telekomunikáciách. Je to nevyhnutné pre rozvoj globálneho „kvantového internetu“ s ideálne chránenými komunikačnými kanálmi (na úrovni fyzikálnych zákonov zakazujúcich klonovanie kvantových stavov). Minulý rok protokoly pre kvantovú teleportáciu fyziky na mestských optických linkách.

Vladimír Korolev

15. januára 2016, 17:30:49

Budúca teleportácia je len prvou fázou celej série experimentov.

Foto: Saraeva

Vladivostok, IA Primorye24. Budúce leto čínski vedci plánujú uskutočniť prvý experiment s kvantovou teleportáciou na svete, uvádza Versiya.

Deklarovaná vzdialenosť, na ktorú sa častice presunú, je 1200 kilometrov.O plánoch vedcov z Nebeskej ríše hovorí Nature News. Je známe, že v rámci testu vypustia špecialisti v júni tohto roku satelit blízko Zeme. Bude fungovať ako spojnica medzi dvoma pozemskými stanicami.Je známe, že experti plánujú poslať častice z Číny do Viedne. Pred spustením takzvaného „teleportu“ sa vedci chystajú zistiť, aké spoľahlivé je kryptografické spojenie medzi mestami. Satelit bude fungovať ako teleport – je to on, kto bude vykonávať bezkontaktný pohyb fotónov. Vzdialenosť medzi stanicami v Európe a Číne je viac ako 1200 kilometrov.Úspešnosť testu je podľa vedcov nepochybná. Skutočnosť, že kvantovú teleportáciu je možné vykonávať na akúkoľvek, vrátane najväčších vzdialeností, sa stala známou už v polovici minulého storočia.

Budúca teleportácia častíc z Číny do Európy pomocou satelitu je podľa fyzikov len prvou etapou celej série experimentov. V budúcnosti plánujú vedci uskutočniť podobný experiment za účasti staníc na satelite, Zemi a Mesiaci.Proces kvantovej teleportácie je prenos kvantového stavu určitých častíc na ľubovoľnú vzdialenosť. Na jeho implementáciu špecialisti vezmú spárovanú kvantovú časticu a rozdelia ju na akcie. Podľa pravidiel kvantovej mechaniky si v prípade oddeľovania párových častíc od seba každá z akcií uchováva informácie o svojom partnerovi.Podobnú štúdiu už vypracovali pracovníci jednej americkej univerzity. Podarilo sa im vykonať kvantovú teleportáciu na 102 kilometrov. Na uskutočnenie procesu odborníci nepoužili satelit, ale optické vlákno. Napriek tomu, že spárované fotóny boli od seba vzdialené viac ako sto kilometrov, zmena stavu jedného z nich ovplyvnila druhý.