Chińscy fizycy biją rekord odległości za teleportację

Teleportacja to niezwykła zdolność do przenoszenia obiektów z jednego miejsca do drugiego bez przemieszczania się przez przestrzeń.

Pomysł nie polega na tym, że obiekt fizyczny jest teleportowany, ale informacja, która go opisuje. Można to następnie zastosować do podobnego obiektu w nowej lokalizacji, która skutecznie nabiera nowej tożsamości.

I to bynajmniej nie jest science fiction. Fizycy teleportują fotony od 1997 roku, a technika ta jest obecnie standardem w laboratoriach optycznych na całym świecie.

Zjawisko, które to umożliwia, znane jest jako splątanie kwantowe, głębokie i tajemnicze połączenie, które występuje, gdy dwa obiekty kwantowe dzielą to samo istnienie, a mimo to są oddzielone w przestrzeni.

Teleportacja okazuje się niezwykle przydatna. Ponieważ teleportowane informacje nie podróżują przez interweniującą przestrzeń, podsłuchujący nie mogą uzyskać do nich potajemnego dostępu.

Z tego powodu teleportacja jest technologią, która umożliwia kryptografię kwantową, sposobem przesyłania informacji o niemal idealnej tajemnicy.

Niestety, splątane fotony są delikatnymi obiektami. Nie mogą podróżować dalej niż kilometr w dół światłowodu, ponieważ fotony w końcu wchodzą w interakcję ze szkłem, rozbijając splątanie. To poważnie ogranicza użyteczność kryptografii kwantowej.

Jednak fizycy odnieśli większy sukces w teleportacji fotonów przez atmosferę. W 2010 roku chiński zespół ogłosił, że teleportował pojedyncze fotony na odległość 16 kilometrów. Poręczny, ale nie do końca wstrząsający Ziemią.

Teraz ten sam zespół twierdzi, że pobił ten rekord. Juan Yin z University of Science and Technology of China w Szanghaju i grupa kolegów twierdzą, że teleportowali splątane fotony na odległość 97 kilometrów przez jezioro w Chinach.

To imponujący wyczyn z kilku powodów. Sztuczka, którą ci faceci dopracowali do perfekcji, polega na znalezieniu sposobu na użycie lasera o mocy 1,3 W i wymyślnej optyki do przesyłania światła i odbierania go.

W takim procesie fotony nieuchronnie giną, a splątanie zostaje zniszczone. Niedoskonałości w optyce i turbulencje powietrza odpowiadają za część tych strat, ale największym problemem jest poszerzenie wiązki (eksperyment przeprowadzili na wysokości około 4000 metrów). Ponieważ wiązka rozprzestrzenia się w trakcie podróży, wiele fotonów po prostu całkowicie nie trafia w cel.

Najważniejszym postępem, jaki poczynili ci faceci, jest więc opracowanie mechanizmu sterowania za pomocą lasera prowadzącego, który precyzyjnie utrzymuje wiązkę na celu. W rezultacie byli w stanie teleportować ponad 1100 fotonów w ciągu 4 godzin na odległość 97 kilometrów.

To interesujące, ponieważ jest to takie samo tłumienie kanału, z jakim trzeba sobie radzić, przesyłając fotony do satelity z, powiedzmy, 20-centymetrową optyką krążącą na orbicie około 500 kilometrów. Pomyślna teleportacja kwantowa nad takimi stratami kanałów w połączeniu z naszą techniką wysokiej częstotliwości i wysokiej dokładności [celowania] pokazuje, że możliwa jest teleportacja kwantowa na bardzo duże odległości z wykorzystaniem satelitów, mówią Juan i spółka.

Więc ci faceci wyraźnie mają oko na możliwość satelitarnej kryptografii kwantowej, która zapewniłaby ultra bezpieczną komunikację na całym świecie. Stanowi to wyraźny kontrast z kilkoma kilometrami, które są możliwe przy użyciu komercyjnego sprzętu do kryptografii kwantowej.

Oczywiście szybkość transmisji danych prawdopodobnie będzie niska, a szybko rozwijająca się technologia wzmacniaków kwantowych rozszerzy zasięg naziemnej kryptografii kwantowej, tak aby przynajmniej w zasadzie mogła dotrzeć do całego świata.

Ale doskonały, satelitarny system bezpieczeństwa może być przydatnym zestawem na dachu ambasady lub rozprowadzanym wśród sił zbrojnych.

Coś, o czym powinni pomyśleć zachodni eksperci ds. bezpieczeństwa.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1205.2024 : Teleportowanie niezależnych kubitów przez 97-kilometrowy kanał w wolnej przestrzeni

ukryć