Pierwszy obiekt teleportowany z Ziemi na orbitę

W zeszłym roku rakieta Long March 2D wystartowała z centrum wystrzeliwania satelitów Jiuquan na pustyni Gobi, niosąc satelitę o nazwie Micius, nazwany na cześć starożytnego chińskiego filozofa, który zmarł w 391 p.n.e. Rakieta umieściła Micjusza na orbicie synchronicznej ze Słońcem, dzięki czemu każdego dnia przelatuje nad tym samym punktem na Ziemi o tej samej porze.

Micius to bardzo czuły odbiornik fotonów, który potrafi wykrywać stany kwantowe pojedynczych fotonów wystrzelonych z ziemi. To ważne, ponieważ powinno umożliwić naukowcom testowanie technologicznych elementów konstrukcyjnych pod kątem różnych wyczynów kwantowych, takich jak splątanie, kryptografia i teleportacja.

Powiązana historia

Nie przegap

Dziś zespół Micius ogłosił wyniki swoich pierwszych eksperymentów. Zespół stworzył pierwszą sieć kwantową satelita-ziemia, bijąc tym samym rekord najdłuższej odległości, na której zmierzono splątanie. I użyli tej sieci kwantowej do teleportacji pierwszego obiektu z ziemi na orbitę.

Teleportacja stała się standardową operacją w laboratoriach optyki kwantowej na całym świecie. Technika opiera się na dziwnym zjawisku splątania. Dzieje się tak, gdy dwa obiekty kwantowe, takie jak fotony, tworzą się w tej samej chwili i punkcie w przestrzeni, a zatem dzielą to samo istnienie. Z technicznego punktu widzenia opisuje je ta sama funkcja falowa.

Ciekawą rzeczą w splątaniu jest to, że ta wspólna egzystencja trwa nawet wtedy, gdy fotony są oddzielone ogromnymi odległościami. Tak więc pomiar na jednym natychmiast wpływa na stan drugiego, niezależnie od odległości między nimi.

W latach 90. naukowcy zdali sobie sprawę, że mogą wykorzystać to łącze do przesyłania informacji kwantowych z jednego punktu we wszechświecie do drugiego. Chodzi o to, aby w jednym miejscu pobrać wszystkie informacje związane z jednym fotonem i przesłać je splątanym ogniwem do innego fotonu w innym miejscu.

Ten drugi foton przyjmuje następnie tożsamość pierwszego. Prawdę mówiąc, staje się pierwszym fotonem. Taka jest natura teleportacji i wielokrotnie przeprowadzano ją w laboratoriach na Ziemi.

Teleportacja to element budulcowy dla szerokiej gamy technologii. Według chińskiego zespołu teleportacja na duże odległości została uznana za fundamentalny element protokołów, takich jak wielkoskalowe sieci kwantowe i rozproszone obliczenia kwantowe.

Powiązana historia

Powiązana historia Czy przygody starzejącej się korporacji w badaniach fizyki fundamentalnej mogą otworzyć nową erę niewyobrażalnie potężnych komputerów?

Teoretycznie nie powinno być maksymalnej odległości, na której można to zrobić. Jednak splątanie jest bardzo delikatne, ponieważ fotony oddziałują z materią w atmosferze lub wewnątrz światłowodów, powodując utratę splątania.

W rezultacie odległość, na jaką naukowcy zmierzyli splątanie lub wykonali teleportację, jest poważnie ograniczona. Wcześniejsze eksperymenty z teleportacją między odległymi lokalizacjami ograniczały się do odległości rzędu 100 kilometrów z powodu utraty fotonów w światłowodach lub naziemnych kanałach w wolnej przestrzeni, mówi zespół.

Ale Micius zmienia to wszystko, ponieważ krąży na wysokości 500 kilometrów i przez większość tej odległości wszelkie fotony poruszające się w tej podróży przemieszczają się w próżni. Aby zminimalizować ilość atmosfery na drodze, chiński zespół zbudował swoją stację naziemną w Ngari w Tybecie na wysokości ponad 4000 metrów. Tak więc odległość od ziemi do satelity waha się od 1400 km, gdy jest on blisko horyzontu, do 500 km, gdy jest nad głową.

Powiązana historia

Powiązana historia Gigant wyszukiwania planuje osiągnąć kamień milowy w historii komputerów przed końcem roku.

Aby przeprowadzić eksperyment, chiński zespół stworzył na ziemi splątane pary fotonów z prędkością około 4000 na sekundę. Następnie przesłali jeden z tych fotonów do satelity, który przelatywał nad głową codziennie o północy. Pozostali foton trzymali na ziemi.

Na koniec zmierzyli fotony na ziemi i na orbicie, aby potwierdzić, że ma miejsce splątanie i że byli w stanie teleportować fotony w ten sposób. W ciągu 32 dni wysłali miliony fotonów i znaleźli pozytywne wyniki w 911 przypadkach. Zgłaszamy pierwszą teleportację kwantową niezależnych kubitów jednofotonowych z obserwatorium naziemnego do satelity na niskiej orbicie Ziemi – przez kanał uplink – na odległość do 1400 km, mówi chiński zespół.

Powiązana historia

Powiązana historia Todd Holmdahl mówi, że zaczynanie od tyłu nie przeszkodzi Microsoftowi w wygraniu wyścigu o komercjalizację obliczeń kwantowych.

To pierwszy raz, kiedy jakikolwiek obiekt został teleportowany z Ziemi na orbitę i bije rekord najdłuższej odległości splątania.

To imponująca praca, która przygotowuje grunt pod znacznie bardziej ambitne cele w przyszłości. Zespół twierdzi, że prace te ustanawiają pierwsze łącze naziemne-satelitarne umożliwiające wierną teleportację kwantową na bardzo duże odległości, co jest niezbędnym krokiem w kierunku globalnego Internetu kwantowego.

Pokazuje również wyraźną dominację i przewagę Chin w dziedzinie, która do niedawna była kierowana przez Europę i Stany Zjednoczone — Miciusz z pewnością byłby pod wrażeniem. Ale teraz ważnym pytaniem jest, jak odpowie Zachód.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1707.00934 : Teleportacja kwantowa ziemia-satelita

ukryć