रूस में "टेलीपोर्टेशन" शुरू करने की योजना का उल्लेख करने वाले एक लेख के कोमर्सेंट अखबार में प्रकाशन के बाद, क्वांटम यांत्रिकी में ज्ञान के लिए रनेट ने कभी ऐसी प्यास का अनुभव नहीं किया है। रूस के तकनीकी विकास के लिए एजेंसी फॉर स्ट्रेटेजिक इनिशिएटिव्स (एएसआई) का कार्यक्रम, हालांकि, "टेलीपोर्टेशन" तक सीमित नहीं है, हालांकि, यह वह शब्द था जिसने सोशल नेटवर्क और मीडिया का ध्यान आकर्षित किया और कई कारणों का कारण बन गया। चुटकुले

फिर उलझे हुए कणों को आवश्यक दूरी तक अलग कर दिया जाता है - ताकि फोटॉन ए और बी एक स्थान पर रहे, और सी दूसरे स्थान पर रहे। दो बिंदुओं के बीच एक फाइबर ऑप्टिक केबल चलाई जाती है। ध्यान दें कि जिस अधिकतम दूरी पर क्वांटम टेलीपोर्टेशन किया गया था वह पहले से ही 100 किमी से अधिक है।

कार्य एक असंबद्ध कण ए की क्वांटम स्थिति को कण सी में स्थानांतरित करना है। ऐसा करने के लिए, वैज्ञानिक फोटॉन ए और बी की क्वांटम संपत्ति को मापते हैं। माप के परिणामों को तब बाइनरी कोड में बदल दिया जाता है जो अंतर के बारे में बताता है कण ए और बी।

यह कोड तब पारंपरिक संचार चैनल, एक ऑप्टिकल फाइबर पर प्रसारित होता है, और केबल के दूसरे छोर पर संदेश प्राप्त करने वाला, जिसके पास C कण होता है, इस जानकारी का उपयोग C कण में हेरफेर करने के लिए एक निर्देश या कुंजी के रूप में करता है - में सार, सी कण को ​​उस स्थिति में बहाल करना जो सी कण के पास था। कण ए। परिणामस्वरूप, कण सी कण ए की क्वांटम स्थिति की प्रतिलिपि बनाता है - सूचना टेलीपोर्ट की जाती है।

यह सब किस लिए है?

सबसे पहले, क्वांटम टेलीपोर्टेशन को क्वांटम संचार और क्वांटम क्रिप्टोग्राफी प्रौद्योगिकियों में उपयोग करने की योजना है - इस प्रकार के संचार की सुरक्षा व्यापार और राज्य दोनों के लिए आकर्षक लगती है, और क्वांटम टेलीपोर्टेशन के उपयोग से फोटॉन के दौरान सूचना हानि से बचना संभव हो जाता है। एक ऑप्टिकल फाइबर के साथ आगे बढ़ें।

उदाहरण के लिए, हाल ही में यह मॉस्को में दो गजप्रॉमबैंक कार्यालयों के बीच 30.6 किलोमीटर फाइबर ऑप्टिक के माध्यम से क्वांटम जानकारी के सफल हस्तांतरण के बारे में जाना गया। परियोजना, जिस पर रूसी क्वांटम केंद्र (आरकेसी) ने काम किया, और जिसमें गज़प्रॉमबैंक और रूसी संघ के शिक्षा और विज्ञान मंत्रालय ने 450 मिलियन रूबल का निवेश किया, वास्तव में रूस में पहली "शहर" क्वांटम संचार लाइन बन गई।

एक अन्य दिशा क्वांटम कंप्यूटर है, जहां उलझे हुए कणों का उपयोग क्वैबिट के रूप में किया जा सकता है - क्वांटम सूचना की इकाइयाँ।

एक अन्य विचार "क्वांटम इंटरनेट" है: संचार का एक संपूर्ण नेटवर्क जो पूरी तरह से क्वांटम संचार पर आधारित है। हालांकि, इस अवधारणा को लागू करने के लिए, शोधकर्ताओं को "विभिन्न भौतिक प्रकृति की वस्तुओं के बीच क्वांटम राज्यों को स्थानांतरित करना सीखना होगा - फोटॉन, परमाणु, क्वांटम डॉट्स, सुपरकंडक्टिंग सर्किट, और इसी तरह," आरसीसी के एक कर्मचारी अलेक्जेंडर लवोवस्की ने कहा। एन + 1 प्रकाशन के साथ बातचीत में कैलगरी विश्वविद्यालय में प्रोफेसर। ।

ध्यान दें कि फिलहाल वैज्ञानिक फोटॉन और परमाणुओं की जमीनी अवस्थाओं में टेलीपोर्ट कर रहे हैं; बड़ी वस्तुओं को अभी तक टेलीपोर्ट नहीं किया गया है।

"वही" टेलीपोर्टेशन के रूप में क्वांटम टेलीपोर्टेशन

जाहिर है, काल्पनिक रूप से, क्वांटम टेलीपोर्टेशन का उपयोग अभी भी मनुष्यों सहित बड़ी वस्तुओं की प्रतियां बनाने के लिए किया जा सकता है - आखिरकार, शरीर में भी परमाणु होते हैं, जिनमें से क्वांटम राज्यों को टेलीपोर्ट किया जा सकता है। हालांकि, तकनीकी विकास के वर्तमान चरण में, यह असंभव माना जाता है और इसे कल्पना के दायरे के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है।

"हम कुछ अन्य रासायनिक तत्वों के साथ ऑक्सीजन, हाइड्रोजन और कार्बन से बने हैं। यदि हम आवश्यक तत्वों के परमाणुओं की आवश्यक संख्या एकत्र करते हैं, और फिर, टेलीपोर्टेशन का उपयोग करके, उन्हें टेलीपोर्ट किए गए व्यक्ति के शरीर में उनकी स्थिति के समान स्थिति में लाते हैं, तो हमें वही व्यक्ति मिलेगा। यह अंतरिक्ष में अपनी स्थिति को छोड़कर मूल से भौतिक रूप से अप्रभेद्य होगा (आखिरकार, समान क्वांटम कण अप्रभेद्य हैं)। बेशक, मैं अतिशयोक्ति कर रहा हूं - एक संपूर्ण अनंत काल हमें मानव टेलीपोर्टेशन से अलग करता है। हालाँकि, इस मुद्दे का सार ठीक यही है: समान क्वांटम कण हर जगह पाए जाते हैं, लेकिन उन्हें वांछित क्वांटम अवस्था में लाना बिल्कुल भी आसान नहीं है, ”एन + 1 के साथ एक साक्षात्कार में अलेक्जेंडर लावोव्स्की ने कहा।

लगभग 1200 किलोमीटर की दूरी पर - पृथ्वी और अंतरिक्ष के बीच! शोधकर्ता पृथ्वी और चंद्रमा के बीच क्वांटम टेलीपोर्टेशन पर भी इसी तरह के प्रयोग करने की योजना बना रहे हैं।

टेलीपोर्टेशन ... विज्ञान कथा पुस्तकों का एक शब्द, अंतरिक्ष रोमांच के बारे में कहानियों से, जहां नायक एक टेलीपोर्टर का उपयोग करके सेकंड में विशाल दूरी को पार करते हैं। क्वांटम टेलीपोर्टेशन का वस्तुओं की वास्तविक गति से कोई लेना-देना नहीं है। उस मामले में, यह क्या है और इसे क्यों कहा जाता है? क्वांटम टेलीपोर्टेशन के बारे में AiF.ru पॉलिटेक्निक संग्रहालय के भौतिकी प्रयोगशाला के प्रमुख यूरी मिखाइलोव्स्की को बताया:

"आपको यह समझने की आवश्यकता है कि क्वांटम टेलीपोर्टेशन के साथ, अंतरिक्ष में एक स्थान से दूसरे स्थान पर किसी वस्तु की कोई गति नहीं होती है, जैसा कि शब्द के सामान्य अर्थों में टेलीपोर्टेशन के साथ होता है। क्वांटम टेलीपोर्टेशन की मदद से, यह वस्तु ही नहीं है जो टेलीपोर्ट करती है, अर्थात यह तुरंत चलती है, बल्कि इस वस्तु की स्थिति है! मोटे तौर पर, हमारे पास एक निश्चित वस्तु है जिसकी एक निश्चित अवस्था है, और क्वांटम टेलीपोर्टेशन की मदद से हम इस स्थिति को दूसरी जगह स्थानांतरित कर सकते हैं ताकि समान गुणों वाली कोई वस्तु वहां दिखाई दे। (चीन में, पृथ्वी पर दो बिंदुओं के बीच कणों की स्थिति को एक अंतरिक्ष उपग्रह का उपयोग करके प्रेषित किया जाएगा, जिसे इस प्रयोग के लिए कक्षा में रखा जा रहा है - एड।) लेकिन वस्तु के बारे में - सशर्त। मुझे समझाएं: अब हम नहीं जानते कि जटिल वस्तुओं की स्थिति को कैसे स्थानांतरित किया जाए। यह व्यक्तिगत परमाणुओं या फोटॉन की स्थिति को बताने के बारे में है, इससे ज्यादा कुछ नहीं।

क्वांटम टेलीपोर्टेशन को लागू करने के लिए, आपको क्वांटम उलझी हुई जोड़ी बनाने की आवश्यकता है। सरलता के लिए, हम एक अवस्था के बारे में बात करेंगे, कण के घूमने की अवस्था। यह दो अवस्थाओं में हो सकता है: स्पिन अप और स्पिन डाउन। हम इन राज्यों को बताने की कोशिश करेंगे। इसलिए, हम एक तथाकथित क्वांटम उलझी हुई जोड़ी (आमतौर पर प्रकाश फोटॉन की एक जोड़ी) बनाने की कोशिश कर रहे हैं। इसे इस तरह से व्यवस्थित किया जाता है कि उनका कुल चक्कर शून्य हो। यानी एक फोटॉन में स्पिन अप होता है, दूसरे में स्पिन डाउन होता है, जब हम इस जोड़ी को बनाते हैं, तो उनका योग शून्य होता है। साथ ही, हम न केवल यह जानते हैं कि फोटॉन कहां देख रहे हैं, बल्कि फोटॉन स्वयं नहीं जानते कि उनके स्पिन किस दिशा में निर्देशित हैं। वे तथाकथित मिश्रित अवस्था में हैं, अनिश्चितकालीन। शायद स्पिन अप, शायद नीचे, कोई नहीं जानता जब तक माप का कार्य नहीं किया जाता है।

लेकिन हमारे पास एक गारंटी है कि यदि हम एक स्पिन को मापते हैं और यह ऊपर दिखता है, तो दूसरे फोटॉन का स्पिन नीचे दिखता है। अब हम दो उलझे हुए फोटॉन लेते हैं और उन्हें लंबी दूरी, एक किलोमीटर, उदाहरण के लिए फैलाते हैं। और यहां हम फोटॉन में से एक लेते हैं और इसकी स्थिति को मापते हैं। हम निर्धारित करते हैं कि इसमें एक स्पिन अप है, और इस समय, एक किलोमीटर की दूरी पर, दूसरे मिश्रित फोटॉन का स्पिन एक स्पिन डाउन के साथ एक राज्य में बदल जाता है। एक फोटॉन को मापने की क्रिया से, हमने दूसरे फोटॉन की स्थिति को बदल दिया।

आमतौर पर इन दो उलझे हुए फोटोन को अंसिला और बॉब कहा जाता है।

क्वांटम उलझाव के इस प्रभाव का उपयोग टेलीपोर्टेशन के लिए किया जाता है। हमारे पास एक स्पिन है जिसे हम टेलीपोर्ट करना चाहते हैं, इसे आमतौर पर ऐलिस कहा जाता है। तो, ऐलिस और अंसिला के कुल स्पिन को मापा जाता है, और इस समय बॉब ऐलिस की स्थिति प्राप्त करता है, या इसके विपरीत (विपरीत) होता है। किसके बारे में, हम माप के परिणाम से सीखते हैं। उसके बाद, हमें इस जानकारी को सामान्य संचार चैनल के माध्यम से स्थानांतरित करने की आवश्यकता है। बॉब को पलटना चाहिए या नहीं।

यदि, उदाहरण के लिए, हम 10 स्पिन की अवस्थाओं को प्रेषित करते हैं, तो टेलीपोर्टेशन को पूरा करने के लिए, एक संदेश भेजना आवश्यक है जैसे: "विपरीत राज्यों में बदलें 1, 3, 5, 6 और 8"।

क्वांटम टेलीपोर्टेशन इस तरह काम करता है।

फोटॉनों के क्वांटम टेलीपोर्टेशन की मौलिक संभावना को साबित करने वाला एक प्रमुख अध्ययन।

ध्रुवीकृत (कताई) फोटॉनों का उपयोग करके आनुवंशिक और चयापचय संबंधी जानकारी के दूर के अनुवाद की मौलिक संभावना की मौलिक भौतिक पुष्टि के लिए यह आवश्यक है। साक्ष्य इन विट्रो (लेजर का उपयोग करके) और विवो अनुवाद में दोनों पर लागू होता है, अर्थात। कोशिकाओं के बीच ही बायोसिस्टम में।

प्रायोगिक क्वांटम टेलीपोर्टेशन

क्वांटम टेलीपोर्टेशन प्रयोगात्मक रूप से प्रदर्शित किया गया है - किसी भी मनमानी दूरी पर क्वांटम सिस्टम की स्थिति का स्थानांतरण और बहाली। टेलीपोर्टेशन की प्रक्रिया में, प्राथमिक फोटॉन का ध्रुवीकरण होता है, और यह ध्रुवीकरण एक दूर से प्रसारित अवस्था है। इस मामले में, उलझे हुए फोटॉन की एक जोड़ी माप की वस्तु है, जिसमें उलझे हुए जोड़े का दूसरा फोटॉन प्रारंभिक एक से मनमाने ढंग से दूर हो सकता है। क्वांटम टेलीपोर्टेशन क्वांटम कंप्यूटिंग नेटवर्क में एक प्रमुख तत्व होगा।

टेलीपोर्टेशन का सपना बस कुछ दूरी पर दिखाई देकर यात्रा करने में सक्षम होने का सपना है। टेलीपोर्टेशन की वस्तु को माप के माध्यम से शास्त्रीय भौतिकी द्वारा इसके गुणों द्वारा पूरी तरह से चित्रित किया जा सकता है। इस वस्तु की कुछ दूरी पर प्रतिलिपि बनाने के लिए इसके भागों या टुकड़ों को वहाँ स्थानांतरित करने की आवश्यकता नहीं है। इस तरह के हस्तांतरण के लिए केवल वस्तु से ली गई उसके बारे में पूरी जानकारी की आवश्यकता होती है, जिसका उपयोग वस्तु को फिर से बनाने के लिए किया जा सकता है। लेकिन मूल की एक सटीक प्रति उत्पन्न करने के लिए यह जानकारी कितनी सटीक होनी चाहिए? क्या होगा यदि इन भागों और टुकड़ों को इलेक्ट्रॉनों, परमाणुओं और अणुओं द्वारा दर्शाया गया हो? उनके व्यक्तिगत क्वांटम गुणों का क्या होगा, जो हाइजेनबर्ग के अनिश्चितता सिद्धांत के अनुसार, मनमानी सटीकता के साथ नहीं मापा जा सकता है?
बेनेट एट अल ने साबित किया कि एक कण की क्वांटम अवस्था को दूसरे में स्थानांतरित करना संभव है, अर्थात। क्वांटम टेलीपोर्टेशन की प्रक्रिया, जो ट्रांसमिशन प्रक्रिया में इस राज्य के बारे में किसी भी जानकारी के प्रसारण को सुनिश्चित नहीं करती है। क्वांटम यांत्रिकी के एक विशेष गुण के रूप में उलझाव के सिद्धांत का उपयोग करके इस कठिनाई को समाप्त किया जा सकता है। यह किसी भी शास्त्रीय सहसंबंध की तुलना में क्वांटम सिस्टम के बीच के सहसंबंधों को अधिक सख्ती से मैप करता है। क्वांटम सूचना को स्थानांतरित करने की क्षमता तरंग क्वांटम संचार और क्वांटम कंप्यूटिंग की बुनियादी संरचनाओं में से एक है। हालांकि क्वांटम सूचना प्रसंस्करण के विवरण में तेजी से प्रगति हो रही है, क्वांटम सिस्टम को नियंत्रित करने में कठिनाइयां नए प्रस्तावों के प्रयोगात्मक कार्यान्वयन में पर्याप्त प्रगति की अनुमति नहीं देती हैं। क्वांटम क्रिप्टोग्राफी (गुप्त डेटा को स्थानांतरित करने के लिए प्राथमिक विचार) में तेजी से प्रगति का वादा नहीं करते हुए, हमने पहले केवल क्वांटम घने कोडिंग की संभावना को क्वांटम यांत्रिक रूप से डेटा संपीड़न को बढ़ाने के तरीके के रूप में सफलतापूर्वक साबित किया है। इस धीमी प्रायोगिक प्रगति का मुख्य कारण यह है कि यद्यपि उलझे हुए फोटॉनों के जोड़े उत्पन्न करने के तरीके हैं, परमाणुओं के लिए उलझी हुई अवस्थाओं का अध्ययन अभी शुरू हुआ है और दो क्वांटा के लिए उलझी हुई अवस्थाओं से अधिक संभव नहीं हैं।
यहां हम क्वांटम टेलीपोर्टेशन का पहला प्रायोगिक सत्यापन प्रकाशित करते हैं। पैरामीट्रिक डाउन रूपांतरण प्रक्रिया का उपयोग करके उलझे हुए फोटॉनों के जोड़े बनाकर, और उलझाव प्रक्रिया का विश्लेषण करने के लिए दो-फोटॉन इंटरफेरोमेट्री का उपयोग करके, हम क्वांटम गुणों (हमारे मामले में, ध्रुवीकरण राज्य) को एक फोटॉन से दूसरे में स्थानांतरित कर सकते हैं। क्वांटम संचार के क्षेत्र में अनुसंधान और क्वांटम यांत्रिकी के मूल सिद्धांतों पर भविष्य के प्रयोगों के लिए इस प्रयोग में विकसित विधियों का बहुत महत्व होगा।

जून 2013 में, यूजीन पोल्ज़िक के नेतृत्व में भौतिकविदों के एक समूह ने आधा मीटर से 10 12 सीज़ियम परमाणुओं के सामूहिक स्पिन के नियतात्मक टेलीपोर्टेशन पर एक प्रयोग करने में कामयाबी हासिल की। यह काम कवर पर दिखाया गया है। प्रकृति भौतिकी. यह वास्तव में एक महत्वपूर्ण परिणाम क्यों है, प्रायोगिक कठिनाइयाँ क्या थीं, और अंत में, "नियतात्मक क्वांटम टेलीपोर्टेशन" क्या है, एक प्रोफेसर और रूसी क्वांटम सेंटर (आरकेसी) की कार्यकारी समिति के सदस्य यूजीन पोल्ज़िक ने लेंटे को बताया। रु.

"Lenta.ru": "क्वांटम टेलीपोर्टेशन" क्या है?

यह समझने के लिए कि क्वांटम टेलीपोर्टेशन हम जो देखते हैं, उससे कैसे भिन्न है, उदाहरण के लिए, स्टार ट्रेक श्रृंखला में, आपको एक साधारण बात समझने की आवश्यकता है। हमारी दुनिया को इस तरह से व्यवस्थित किया गया है कि अगर हम किसी चीज के बारे में कुछ जानना चाहते हैं, तो छोटी-छोटी बातों में हम हमेशा गलतियां करेंगे। यदि, उदाहरण के लिए, हम एक साधारण परमाणु लेते हैं, तो एक साथ गति की गति और उसमें इलेक्ट्रॉनों की स्थिति को मापना संभव नहीं होगा (इसे हाइजेनबर्ग अनिश्चितता सिद्धांत कहा जाता है)। अर्थात्, आप परिणाम को शून्य और इकाई के अनुक्रम के रूप में प्रदर्शित नहीं कर सकते।

क्वांटम यांत्रिकी में, हालांकि, यह प्रश्न पूछना उचित है: भले ही परिणाम लिखा न जा सके, फिर भी इसे भेजा जा सकता है? शास्त्रीय माप की सटीकता से परे सूचना भेजने की इस प्रक्रिया को क्वांटम टेलीपोर्टेशन कहा जाता है।

क्वांटम टेलीपोर्टेशन पहली बार कब दिखाई दिया?

यूजीन पोल्ज़िक, नील्स बोहर संस्थान के प्रोफेसर, कोपेनहेगन विश्वविद्यालय (डेनमार्क), रूसी क्वांटम केंद्र की कार्यकारी समिति के सदस्य

1993 में, छह भौतिकविदों - बेनेट, ब्रॉसार्ड और अन्य - ने लिखा था शारीरिक समीक्षा पत्रलेख (पीडीएफ), जिसमें वे क्वांटम टेलीपोर्टेशन के लिए एक अद्भुत शब्दावली के साथ आए। उल्लेखनीय इसलिए भी क्योंकि इस शब्दावली का जनता पर तब से अत्यधिक सकारात्मक प्रभाव पड़ा है। उनके काम में, क्वांटम सूचना हस्तांतरण प्रोटोकॉल को विशुद्ध रूप से सैद्धांतिक रूप से वर्णित किया गया था।

1997 में, फोटॉन का पहला क्वांटम टेलीपोर्टेशन किया गया था (वास्तव में, दो प्रयोग थे - ज़िलिंगर और डी मार्टिनी समूह; ज़िलिंगर को बस अधिक उद्धृत किया गया है)। अपने काम में, उन्होंने फोटॉनों के ध्रुवीकरण को टेलीपोर्ट किया - इस ध्रुवीकरण की दिशा एक क्वांटम मात्रा है, यानी एक मात्रा जो विभिन्न संभावनाओं के साथ अलग-अलग मूल्यों को लेती है। जैसा कि यह निकला, इस मूल्य को मापा नहीं जा सकता है, लेकिन इसे टेलीपोर्ट किया जा सकता है।

यहाँ पर विचार करने के लिए कुछ है: ज़िलिंगर और डी मार्टिनी के प्रयोगों में, टेलीपोर्टेशन संभाव्य था, अर्थात इसने सफलता की एक निश्चित संभावना के साथ काम किया। वे कम से कम 67 (2/3) प्रतिशत की संभावना हासिल करने में कामयाब रहे - जिसे रूसी में शास्त्रीय सीमा कहा जा सकता है।

प्रश्न में टेलीपोर्टेशन को संभाव्य कहा जाता है। 1998 में, हमने Caltech में नियतात्मक टेलीपोर्टेशन नामक कुछ किया। हमने प्रकाश नाड़ी के चरण और आयाम को टेलीपोर्ट किया है। वे, जैसा कि भौतिक विज्ञानी कहते हैं, इलेक्ट्रॉन की गति और स्थान की तरह, "गैर-आने वाले चर" हैं, और इसलिए पहले से उल्लिखित हाइजेनबर्ग सिद्धांत का पालन करते हैं। यही है, वे एक साथ माप की अनुमति नहीं देते हैं।

एक परमाणु को एक छोटा चुंबक माना जा सकता है। इस चुंबक की दिशा स्पिन की दिशा है। आप चुंबकीय क्षेत्र और प्रकाश का उपयोग करके ऐसे "चुंबक" के उन्मुखीकरण को नियंत्रित कर सकते हैं। फोटोन - प्रकाश के कण - में भी एक चक्कर होता है, जिसे ध्रुवीकरण भी कहा जाता है।

संभाव्य और नियतात्मक टेलीपोर्टेशन के बीच अंतर क्या है?

इसे समझाने के लिए पहले हमें टेलीपोर्टेशन के बारे में थोड़ी और बात करनी होगी। कल्पना कीजिए कि बिंदु A और B पर परमाणु हैं, सुविधा के लिए - एक समय में एक। हम टेलीपोर्ट करना चाहते हैं, कहते हैं, ए से बी तक एक परमाणु का स्पिन, यानी, बिंदु बी पर परमाणु को परमाणु ए के समान क्वांटम स्थिति में लाने के लिए। जैसा कि मैंने कहा, एक शास्त्रीय संचार चैनल इसके लिए पर्याप्त नहीं है , इसलिए दो चैनलों की आवश्यकता है - एक शास्त्रीय, दूसरा क्वांटम। क्वांटम सूचना के वाहक के रूप में हमारे पास हल्का क्वांटा है।

सबसे पहले, हम परमाणु बी के माध्यम से प्रकाश पारित करते हैं। एक उलझाव प्रक्रिया होती है, जिसके परिणामस्वरूप प्रकाश और परमाणु के स्पिन के बीच एक संबंध स्थापित होता है। जब प्रकाश A पर आता है, तो हम मान सकते हैं कि दो बिंदुओं के बीच एक क्वांटम संचार चैनल स्थापित किया गया है। प्रकाश, A से होकर गुजरता है, परमाणु से सूचना पढ़ता है और उसके बाद प्रकाश को संसूचकों द्वारा पकड़ लिया जाता है। यह वह क्षण है जिसे क्वांटम चैनल के माध्यम से सूचना के प्रसारण का क्षण माना जा सकता है।

अब यह शास्त्रीय चैनल के माध्यम से माप परिणाम को बी में स्थानांतरित करने के लिए बनी हुई है, ताकि इन आंकड़ों के आधार पर, परमाणु के स्पिन पर कुछ परिवर्तन किए जा सकें (उदाहरण के लिए, चुंबकीय क्षेत्र बदल जाता है)। नतीजतन, बिंदु बी पर, परमाणु परमाणु ए की स्पिन अवस्था प्राप्त करता है। टेलीपोर्टेशन पूरा हो गया है।

वास्तव में, हालांकि, क्वांटम चैनल के माध्यम से यात्रा करने वाले फोटॉन खो जाते हैं (उदाहरण के लिए, यदि यह चैनल एक साधारण ऑप्टिकल फाइबर है)। संभाव्य और नियतात्मक टेलीपोर्टेशन के बीच मुख्य अंतर इन नुकसानों के प्रति दृष्टिकोण में है। संभाव्यता परवाह नहीं है कि कितने खो गए हैं - अगर एक लाख फोटॉन में से कम से कम एक तक पहुंच गया है, तो यह अच्छा है। इस अर्थ में, निश्चित रूप से, यह लंबी दूरी पर फोटॉन भेजने के लिए अधिक उपयुक्त है ( वर्तमान में रिकॉर्ड 143 किलोमीटर है - लगभग। "टेप.रू") दूसरी ओर, नियतात्मक टेलीपोर्टेशन का नुकसान के प्रति एक बदतर रवैया है - आम तौर पर बोलना, जितना अधिक नुकसान होता है, टेलीपोर्टेशन की गुणवत्ता उतनी ही खराब होती है, यानी तार के प्राप्त छोर पर, एक बिल्कुल मूल क्वांटम स्थिति प्राप्त नहीं होती है - लेकिन यह हर बार काम करता है, इसे सीधे शब्दों में कहें तो आप बटन दबाते हैं।

प्रकाश और परमाणुओं की उलझी हुई अवस्था अनिवार्य रूप से उनके घूमने की एक उलझी हुई अवस्था है। यदि एक परमाणु और एक फोटॉन के स्पिन उलझे हुए हैं, तो उनके मापदंडों के माप, जैसा कि भौतिक विज्ञानी कहते हैं, सहसंबद्ध हैं। इसका मतलब यह है कि, उदाहरण के लिए, यदि एक फोटॉन के स्पिन के माप से पता चलता है कि यह ऊपर की ओर निर्देशित है, तो परमाणु का स्पिन नीचे की ओर निर्देशित होगा; यदि फोटान का घुमाव दायीं ओर निर्देशित होता है, तो परमाणु का घुमाव बाईं ओर निर्देशित होगा, और इसी तरह। चाल यह है कि माप से पहले, न तो फोटॉन और न ही परमाणु में स्पिन की निश्चित दिशा होती है। यह कैसे है कि, इसके बावजूद, वे सहसंबद्ध हैं? यह वह जगह है जहां "क्वांटम यांत्रिकी से सिर स्पिन" शुरू होना चाहिए, जैसा कि नील्स बोहर ने कहा था।

यूजीन पोल्ज़िक

और वे दायरे में कैसे भिन्न हैं?

संभाव्य, जैसा कि मैंने कहा, लंबी दूरी पर डेटा ट्रांसमिशन के लिए उपयुक्त है। मान लीजिए, यदि भविष्य में हम एक क्वांटम इंटरनेट बनाना चाहते हैं, तो हमें ठीक इसी प्रकार के टेलीपोर्टेशन की आवश्यकता होगी। नियतात्मक के लिए, यह कुछ प्रक्रियाओं को टेलीपोर्ट करने के लिए उपयोगी हो सकता है।

यहां हमें तुरंत स्पष्ट करना चाहिए: अब इन दो प्रकार के टेलीपोर्टेशन के बीच ऐसी कोई स्पष्ट सीमा नहीं है। उदाहरण के लिए, रूसी क्वांटम केंद्र में (और न केवल इसमें), क्वांटम संचार के "हाइब्रिड" सिस्टम विकसित किए जा रहे हैं, जहां आंशिक रूप से संभाव्य और आंशिक रूप से नियतात्मक दृष्टिकोण का उपयोग किया जाता है।

हमारे काम में, प्रक्रिया का टेलीपोर्टेशन था, आप जानते हैं, स्ट्रोबोस्कोपिक - हम अभी तक निरंतर टेलीपोर्टेशन के बारे में बात नहीं कर रहे हैं।

तो यह एक असतत प्रक्रिया है?

हाँ। वास्तव में, राज्य टेलीपोर्टेशन, निश्चित रूप से, केवल एक बार ही हो सकता है। क्वांटम यांत्रिकी की मनाही में से एक है राज्यों की क्लोनिंग। यानी अगर आपने कुछ टेलीपोर्ट किया, तो आपने उसे नष्ट कर दिया।

हमें बताएं कि आपके समूह ने क्या हासिल किया है।

हमारे पास सीज़ियम परमाणुओं का एक समूह था, और हमने सिस्टम के सामूहिक स्पिन को टेलीपोर्ट किया। हमारी गैस एक लेज़र और एक चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में थी, इसलिए परमाणुओं के घुमाव लगभग समान थे। एक तैयार पाठक इसकी कल्पना इस तरह कर सकता है - हमारी टीम एक बड़ी चुंबकीय सुई है।

तीर में दिशा की अनिश्चितता है (इसका मतलब है कि स्पिन "लगभग" समान हैं), वही हाइजेनबर्ग एक। इस अनिश्चितता की दिशा को सटीक रूप से मापना असंभव है, लेकिन स्थिति को टेलीपोर्ट करना काफी संभव है। इस अनिश्चितता का परिमाण परमाणुओं की संख्या का एक प्रति वर्गमूल है।

यहां विषयांतर करना महत्वपूर्ण है। मेरी पसंदीदा प्रणाली कमरे के तापमान पर परमाणुओं की गैस है। इस प्रणाली के साथ समस्या यह है: कमरे के तापमान पर, क्वांटम राज्य जल्दी से अलग हो जाते हैं। हालांकि, हमारे मामले में, ये स्पिन राज्य बहुत लंबे समय तक जीवित रहते हैं। और यह सेंट पीटर्सबर्ग के वैज्ञानिकों के सहयोग से हासिल किया गया था।

उन्होंने ऐसे कोटिंग्स विकसित किए जिन्हें वैज्ञानिक रूप से एल्केन कोटिंग्स कहा जाता है। वास्तव में, यह बहुत कुछ पैराफिन के समान है। यदि आप इस तरह के लेप को कांच के सेल के अंदर गैस से स्प्रे करते हैं, तो गैस के अणु उड़ते हैं (200 मीटर प्रति सेकंड की गति से) और दीवारों से टकराते हैं, लेकिन उनके स्पिन को कुछ नहीं होता है। वे लगभग एक लाख टकराव का सामना कर सकते हैं। मेरे पास इस प्रक्रिया का ऐसा दृश्य प्रतिनिधित्व है: आवरण लताओं के पूरे जंगल की तरह है, बहुत बड़ा है, और अपनी पीठ खराब करने के लिए, आपको अपनी स्पिन किसी को स्थानांतरित करने की आवश्यकता है। और वहां यह सब इतना बड़ा और जुड़ा हुआ है कि इसे पास करने वाला कोई नहीं है, इसलिए वह वहां जाता है, फड़फड़ाता है और वापस उड़ जाता है, और उसे कुछ नहीं होता है। हमने 10 साल पहले इन कोटिंग्स के साथ काम करना शुरू किया था। अब उनमें सुधार किया गया है और साबित कर दिया है कि उनके साथ क्वांटम क्षेत्र में काम करना संभव है।

तो, हमारे सीज़ियम परमाणुओं पर वापस। वे कमरे के तापमान पर थे (यह भी अच्छा है क्योंकि एल्केन कोटिंग्स उच्च तापमान का सामना नहीं करते हैं, और गैस प्राप्त करने के लिए, आमतौर पर कुछ को वाष्पित करने की आवश्यकता होती है, अर्थात गर्म)।

आपने स्पिन को आधा मीटर टेलीपोर्ट किया है। क्या इतनी छोटी दूरी एक बुनियादी सीमा है?

बिलकूल नही। जैसा कि मैंने कहा, नियतात्मक टेलीपोर्टेशन को नुकसान नहीं होता है, इसलिए हमारे लेजर पल्स खुले स्थान से गुजरते हैं - अगर हम उन्हें वापस फाइबर में ले जाते हैं, तो निश्चित रूप से किसी प्रकार का नुकसान होगा। सामान्यतया, यदि आप वहां भविष्यवाद में लगे हुए हैं, तो उसी बीम वाले उपग्रह पर शूट करना काफी संभव है, जो सिग्नल को सही जगह पर फॉरवर्ड करेगा।

आपने कहा कि आपके पास निरंतर टेलीपोर्टेशन की योजना है?

हाँ। केवल यहाँ निरंतरता को कई अर्थों में समझा जाना चाहिए। एक ओर, हमारे पास काम में 10 12 परमाणु हैं, इसलिए सामूहिक स्पिन की दिशा की विसंगति इतनी छोटी है कि निरंतर चर द्वारा स्पिन का वर्णन करना संभव है। इस मायने में, हमारा टेलीपोर्टेशन निरंतर था।

दूसरी ओर, यदि प्रक्रिया समय के साथ बदलती है, तो हम समय में इसकी निरंतरता के बारे में बात कर सकते हैं। तो मैं निम्नलिखित कर सकता हूँ। इस प्रक्रिया में, मान लीजिए, किसी प्रकार का समय स्थिर है - मान लीजिए कि यह मिलीसेकंड में होता है, और इसलिए मैंने इसे लिया और इसे माइक्रोसेकंड में तोड़ दिया, और "बूम" पहले माइक्रोसेकंड के बाद टेलीपोर्ट हो गया; फिर आपको प्रारंभिक अवस्था में लौटना होगा।

ऐसा प्रत्येक टेलीपोर्टेशन, निश्चित रूप से, टेलीपोर्टेड स्थिति को नष्ट कर देता है, हालांकि, इस प्रक्रिया के कारण होने वाली बाहरी उत्तेजना स्पर्श नहीं करती है। इसलिए, संक्षेप में, हम एक निश्चित अभिन्न को टेलीपोर्ट कर रहे हैं। हम इस अभिन्न का "विस्तार" कर सकते हैं और बाहरी उत्तेजनाओं के बारे में कुछ सीख सकते हैं। एक सैद्धांतिक पेपर जिसमें यह सब प्रस्तावित है अभी सामने आया है शारीरिक समीक्षा पत्र.

वास्तव में, आगे और पीछे इस तरह के टेलीपोर्टेशन का उपयोग बहुत गहरी चीजों के लिए किया जा सकता है। मेरे यहां कुछ हो रहा है, और यहां कुछ हो रहा है, और एक टेलीपोर्टेशन चैनल की मदद से मैं एक बातचीत का अनुकरण कर सकता हूं - जैसे कि ये दो स्पिन, जो कभी एक दूसरे के साथ बातचीत नहीं करते हैं, वास्तव में बातचीत करते हैं। यह एक ऐसा क्वांटम सिमुलेशन है।

और क्वांटम सिमुलेशन वह है जो अब हर कोई कूद रहा है। लाखों अंकों में फ़ैक्टर करने के बजाय, आप केवल अनुकरण कर सकते हैं। उसी डी-वेव को याद करें।

क्या क्वांटम कंप्यूटर में नियतात्मक टेलीपोर्टेशन का उपयोग किया जा सकता है?

हो सकता है, लेकिन फिर क्वैबिट्स को टेलीपोर्ट करना आवश्यक होगा। यहां सभी प्रकार के त्रुटि सुधार एल्गोरिदम की पहले से ही आवश्यकता होगी। और वे अभी विकसित होने लगे हैं।

कैनेडियन इंस्टीट्यूट फॉर हायर स्टडीज के एक सदस्य, कैलगरी विश्वविद्यालय (कनाडा) में भौतिकी के संकाय के प्रोफेसर अलेक्जेंडर लवोवस्की ने क्वांटम टेलीपोर्टेशन और क्वांटम क्रिप्टोग्राफी के सिद्धांतों के बारे में सरल शब्दों में बताने की कोशिश की।

महल की चाबी

क्रिप्टोग्राफी एक असुरक्षित चैनल पर सुरक्षित रूप से संचार करने की कला है। अर्थात्, आपके पास एक निश्चित पंक्ति है जिसे सुना जा सकता है, और आपको उस पर एक गुप्त संदेश भेजने की आवश्यकता है जिसे कोई और नहीं पढ़ सकता है।

कल्पना कीजिए, मान लीजिए, अगर ऐलिस और बॉब के पास तथाकथित गुप्त कुंजी है, अर्थात्, शून्य का एक गुप्त अनुक्रम और किसी के पास नहीं है, तो वे इस कुंजी का उपयोग करके एक संदेश एन्क्रिप्ट कर सकते हैं, एक्सओआर ऑपरेशन लागू कर सकते हैं ताकि शून्य मेल खाता हो शून्य, और एक के साथ एक। ऐसा एन्क्रिप्टेड संदेश पहले से ही एक खुले चैनल पर प्रसारित किया जा सकता है। यदि कोई इसे इंटरसेप्ट करता है, तो कोई बात नहीं, क्योंकि बॉब को छोड़कर, जिसके पास गुप्त कुंजी की एक प्रति है, कोई भी इसे नहीं पढ़ सकता है।

किसी भी क्रिप्टोग्राफी में, किसी भी संचार में, सबसे महंगा संसाधन शून्य और एक का एक यादृच्छिक अनुक्रम होता है, जिसका स्वामित्व केवल दो संचार के पास होता है। लेकिन ज्यादातर मामलों में, सार्वजनिक कुंजी क्रिप्टोग्राफी का उपयोग किया जाता है। मान लें कि आप किसी सुरक्षित HTTPS प्रोटोकॉल का उपयोग करके किसी ऑनलाइन स्टोर में क्रेडिट कार्ड से कुछ खरीदते हैं। इसके अनुसार, आपका कंप्यूटर किसी ऐसे सर्वर से बात कर रहा है जिसके साथ उसने पहले कभी संचार नहीं किया है, और उसे इस सर्वर के साथ एक गुप्त कुंजी का आदान-प्रदान करने का अवसर नहीं मिला है।

इस संवाद का रहस्य एक जटिल गणितीय समस्या को हल करके प्रदान किया जाता है, विशेष रूप से, प्रमुख कारकों में अपघटन। दो अभाज्य संख्याओं को गुणा करना आसान है, लेकिन यदि उनके उत्पाद को खोजने के लिए, दो कारकों को खोजने के लिए पहले से ही कार्य दिया गया है, तो यह मुश्किल है। यदि संख्या काफी बड़ी है, तो इसे पारंपरिक कंप्यूटर से कई वर्षों की गणना की आवश्यकता होगी।

हालांकि, अगर यह कंप्यूटर साधारण नहीं, बल्कि क्वांटम है, तो यह ऐसी समस्या को आसानी से हल कर देगा। जब अंत में इसका आविष्कार हो जाएगा, तो ऊपर दी गई व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली विधि बेकार हो जाएगी, जो समाज के लिए विनाशकारी होने की उम्मीद है।

अगर आपको याद हो तो हैरी पॉटर की पहली किताब में नायक को फिलॉसफर स्टोन तक पहुंचने के लिए सुरक्षा से गुजरना पड़ा था। यहां कुछ ऐसा ही है: जिन लोगों ने सुरक्षा स्थापित की है, उनके लिए इसे पारित करना आसान होगा। हैरी के लिए यह बहुत कठिन था, लेकिन अंत में उसने फिर भी इस पर विजय प्राप्त की।

यह उदाहरण सार्वजनिक कुंजी क्रिप्टोग्राफी को बहुत अच्छी तरह से दिखाता है। जो कोई भी उसे नहीं जानता, वह सैद्धांतिक रूप से संदेशों को समझने में सक्षम है, लेकिन यह उसके लिए बहुत मुश्किल होगा, और इसमें कई साल लग सकते हैं। सार्वजनिक-कुंजी क्रिप्टोग्राफ़ी पूर्ण सुरक्षा प्रदान नहीं करती है।

क्वांटम क्रिप्टोग्राफी

यह सब क्वांटम क्रिप्टोग्राफी की आवश्यकता की व्याख्या करता है। वह हमें दोनों दुनिया का सर्वश्रेष्ठ देती है। एक बार की पैड विधि है, विश्वसनीय, लेकिन, दूसरी ओर, एक "महंगी" गुप्त कुंजी की आवश्यकता होती है। ऐलिस को बॉब के साथ संवाद करने के लिए, उसे ऐसी चाबियों वाले डिस्क से भरे सूटकेस के साथ एक कूरियर भेजना होगा। वह धीरे-धीरे उनका सेवन करेगा, क्योंकि उनमें से प्रत्येक का उपयोग केवल एक बार ही किया जा सकता है। दूसरी ओर, हमारे पास सार्वजनिक कुंजी विधि है, जो "सस्ती" है, लेकिन पूर्ण सुरक्षा प्रदान नहीं करती है।

क्वांटम क्रिप्टोग्राफी, एक ओर, "सस्ता" है, यह एक चैनल पर एक कुंजी के सुरक्षित संचरण की अनुमति देता है जिसे हैक किया जा सकता है, और दूसरी ओर, यह भौतिकी के मौलिक नियमों के कारण गोपनीयता की गारंटी देता है। इसका अर्थ व्यक्तिगत फोटॉन की क्वांटम स्थिति में जानकारी को एन्कोड करना है।

क्वांटम भौतिकी के सिद्धांतों के अनुसार, जिस समय इसे मापने का प्रयास किया जाता है, उस समय क्वांटम अवस्था नष्ट हो जाती है और बदल जाती है। इस प्रकार, यदि ऐलिस और बॉब के बीच की रेखा पर कुछ जासूसी करने या झांकने की कोशिश कर रहा है, तो वह अनिवार्य रूप से फोटॉन की स्थिति को बदल देगा, संचारक देखेंगे कि लाइन को टैप किया जा रहा है, संचार बंद करें और कार्रवाई करें।

कई अन्य क्वांटम प्रौद्योगिकियों के विपरीत, क्वांटम क्रिप्टोग्राफी व्यावसायिक है, विज्ञान कथा नहीं। पहले से ही, ऐसी कंपनियां हैं जो एक पारंपरिक फाइबर ऑप्टिक लाइन से जुड़े सर्वर का उत्पादन करती हैं, जिसके माध्यम से आप सुरक्षित रूप से संवाद कर सकते हैं।

ध्रुवीकरण बीम फाड़नेवाला कैसे काम करता है

प्रकाश एक अनुप्रस्थ विद्युत चुम्बकीय तरंग है, जो साथ-साथ नहीं, बल्कि उस पार दोलन करती है। इस संपत्ति को ध्रुवीकरण कहा जाता है, और यह व्यक्तिगत फोटॉन में भी मौजूद है। उनका उपयोग सूचनाओं को एन्कोड करने के लिए किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, एक क्षैतिज फोटॉन शून्य है और एक ऊर्ध्वाधर फोटॉन एक है (यह प्लस 45 डिग्री और माइनस 45 डिग्री के ध्रुवीकरण वाले फोटॉन के लिए भी सच है)।

ऐलिस ने इस तरह से जानकारी को एन्कोड किया, और बॉब को इसे स्वीकार करने की आवश्यकता है। ऐसा करने के लिए, एक विशेष उपकरण का उपयोग किया जाता है - एक ध्रुवीकरण बीम फाड़नेवाला, एक घन जिसमें दो प्रिज्म एक साथ चिपके होते हैं। यह एक क्षैतिज रूप से ध्रुवीकृत धारा को प्रसारित करता है और एक लंबवत ध्रुवीकृत को दर्शाता है, जिसके कारण जानकारी डिकोड हो जाती है। यदि क्षैतिज फोटॉन शून्य है और ऊर्ध्वाधर फोटॉन एक है, तो तार्किक शून्य के मामले में एक डिटेक्टर क्लिक करेगा, और दूसरा एक के मामले में।

लेकिन क्या होता है अगर हम एक विकर्ण फोटॉन भेजते हैं? तब प्रसिद्ध क्वांटम दुर्घटना एक भूमिका निभाने लगती है। यह कहना असंभव है कि ऐसा फोटॉन गुजरेगा या परावर्तित होगा - यह 50 प्रतिशत संभावना के साथ एक या दूसरे को करेगा। उसके व्यवहार की भविष्यवाणी करना सिद्धांत रूप में असंभव है। इसके अलावा, यह संपत्ति वाणिज्यिक यादृच्छिक संख्या जनरेटर के अंतर्गत आती है।

अगर हमारे पास प्लस 45 डिग्री और माइनस 45 डिग्री के ध्रुवीकरण को अलग करने का कार्य है तो क्या करें? बीम स्प्लिटर को बीम अक्ष के चारों ओर घुमाना आवश्यक है। तब क्वांटम यादृच्छिकता का नियम क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर ध्रुवीकरण वाले फोटॉन के लिए काम करेगा। यह संपत्ति मौलिक है। हम यह नहीं पूछ सकते कि इस फोटॉन का क्या ध्रुवीकरण है।

क्वांटम क्रिप्टोग्राफी का सिद्धांत

क्वांटम क्रिप्टोग्राफी के पीछे क्या विचार है? मान लीजिए ऐलिस बॉब को एक फोटॉन भेजती है, जिसे वह क्षैतिज-लंबवत या तिरछे रूप में एन्कोड करती है। बॉब भी एक सिक्का उछालता है, बेतरतीब ढंग से यह तय करता है कि उसका आधार क्षैतिज-ऊर्ध्वाधर या विकर्ण होगा। यदि उनकी एन्कोडिंग विधियाँ मेल खाती हैं, तो बॉब को ऐलिस द्वारा भेजा गया डेटा प्राप्त होगा, यदि नहीं, तो कुछ बकवास। वे इस ऑपरेशन को कई हज़ार बार करते हैं, और फिर एक खुले चैनल पर "कॉल अप" करते हैं और एक दूसरे को बताते हैं कि उन्होंने किन आधारों पर स्थानांतरण किया - हम मान सकते हैं कि यह जानकारी अब किसी के लिए भी उपलब्ध है। इसके बाद, बॉब और ऐलिस उन घटनाओं का पता लगाने में सक्षम होंगे जिनमें आधार अलग थे, और उन घटनाओं को छोड़ दें जिनमें वे समान थे (उनमें से लगभग आधे होंगे)।

मान लीजिए कि कोई जासूस उस लाइन में फंस गया है जो संदेशों को सुनना चाहता है, लेकिन उसे किसी न किसी आधार पर जानकारी को मापने की भी आवश्यकता है। कल्पना कीजिए कि ऐलिस और बॉब के पास समान है, लेकिन जासूस नहीं है। ऐसी स्थिति में जहां डेटा क्षैतिज-ऊर्ध्वाधर आधार पर भेजा गया था, और ईव्सड्रॉपर ने एक विकर्ण में संचरण को मापा, वह एक यादृच्छिक मान प्राप्त करेगा और बॉब को कुछ मनमाना फोटॉन अग्रेषित करेगा, क्योंकि वह नहीं जानता कि यह क्या होना चाहिए। इस प्रकार, उसके हस्तक्षेप पर ध्यान दिया जाएगा।

क्वांटम क्रिप्टोग्राफी में सबसे बड़ी समस्या नुकसान है। यहां तक ​​कि सबसे अच्छा और सबसे आधुनिक फाइबर भी प्रत्येक 10-12 किलोमीटर केबल के लिए 50 प्रतिशत नुकसान देता है। मान लीजिए कि हम अपनी गुप्त कुंजी मास्को से सेंट पीटर्सबर्ग भेजते हैं - 750 किलोमीटर के लिए, और एक अरब बिलियन फोटॉन में से केवल एक ही लक्ष्य तक पहुंच पाएगा। यह सब तकनीक को पूरी तरह से अव्यवहारिक बनाता है। इसीलिए आधुनिक क्वांटम क्रिप्टोग्राफी लगभग 100 किलोमीटर की दूरी पर ही काम करती है। सैद्धांतिक रूप से, यह ज्ञात है कि इस समस्या को कैसे हल किया जाए - क्वांटम रिपीटर्स की मदद से, लेकिन उनके कार्यान्वयन के लिए क्वांटम टेलीपोर्टेशन की आवश्यकता होती है।

बहुत नाजुक स्थिति

क्वांटम उलझाव की वैज्ञानिक परिभाषा सुपरपोजिशन की एक स्पष्ट स्थिति है। जटिल लगता है, लेकिन एक सरल उदाहरण दिया जा सकता है। मान लीजिए कि हमारे पास दो फोटॉन हैं: क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर, जिनकी क्वांटम अवस्थाएँ अन्योन्याश्रित हैं। हम उनमें से एक को ऐलिस और दूसरे को बॉब को भेजते हैं, जो एक ध्रुवीकरण बीम फाड़नेवाला पर माप करते हैं।

जब ये माप सामान्य क्षैतिज-ऊर्ध्वाधर आधार पर किए जाते हैं, तो यह स्पष्ट है कि परिणाम सहसंबद्ध होगा। यदि ऐलिस ने एक क्षैतिज फोटॉन देखा, तो दूसरा, निश्चित रूप से, लंबवत होगा, और इसके विपरीत। यह एक सरल तरीके से कल्पना की जा सकती है: हमारे पास एक नीली और एक लाल गेंद है, हम उनमें से प्रत्येक को बिना देखे एक लिफाफे में सील कर देते हैं और दो प्राप्तकर्ताओं को भेज देते हैं - यदि एक को लाल प्राप्त होता है, तो दूसरा निश्चित रूप से नीला प्राप्त करेगा।

लेकिन क्वांटम उलझाव के मामले में बात यहीं तक सीमित नहीं है। यह सहसंबंध न केवल क्षैतिज-ऊर्ध्वाधर आधार पर होता है, बल्कि किसी अन्य में भी होता है। उदाहरण के लिए, यदि ऐलिस और बॉब एक ​​ही समय में अपने बीमस्प्लिटर को 45 डिग्री घुमाते हैं, तो उनका फिर से एक पूर्ण मिलान होगा।

यह एक बहुत ही अजीब क्वांटम घटना है। मान लीजिए कि ऐलिस ने किसी तरह अपने बीम स्प्लिटर को घुमाया और ध्रुवीकरण α के साथ कुछ फोटॉन पाया जो इसके माध्यम से पारित हुआ। यदि बॉब उसी आधार पर अपने फोटॉन को मापता है, तो उसे 90 डिग्री +α का ध्रुवीकरण मिलेगा।

तो, शुरुआत में हमारे पास उलझाव की स्थिति है: ऐलिस का फोटॉन पूरी तरह से अपरिभाषित है और बॉब का फोटॉन पूरी तरह से अपरिभाषित है। जब ऐलिस ने अपने फोटॉन को मापा, तो कुछ मूल्य पाया, अब हम जानते हैं कि बॉब के पास कौन सा फोटॉन है, चाहे वह कितनी भी दूर क्यों न हो। प्रयोगों द्वारा इस आशय की बार-बार पुष्टि की गई है, यह कोई कल्पना नहीं है।

मान लीजिए कि ऐलिस के पास ध्रुवीकरण α के साथ एक निश्चित फोटॉन है, जिसे वह अभी तक नहीं जानती है, अर्थात अज्ञात अवस्था में है। उसके और बॉब के बीच कोई सीधा चैनल नहीं है। यदि कोई चैनल होता, तो ऐलिस फोटॉन की स्थिति को पंजीकृत करने और बॉब को यह जानकारी देने में सक्षम होती। लेकिन क्वांटम अवस्था को एक माप में जानना असंभव है, इसलिए यह विधि उपयुक्त नहीं है। हालांकि, ऐलिस और बॉब के बीच फोटॉनों की एक पूर्व-तैयार उलझी हुई जोड़ी है। इसके कारण, बॉब के फोटॉन को ऐलिस के फोटॉन की प्रारंभिक अवस्था में ले जाना संभव है, जिसे बाद में एक सशर्त टेलीफोन लाइन पर "फ़ोन किया गया"।

यहाँ इस सब का एक क्लासिक (यद्यपि बहुत दूर का एनालॉग) है। एलिस और बॉब प्रत्येक को एक लिफाफे में एक लाल या नीला गुब्बारा मिलता है। ऐलिस बॉब को इस बारे में जानकारी भेजना चाहती है कि उसके पास क्या है। ऐसा करने के लिए, उसे बॉब को "फोन" करने की ज़रूरत है, गेंदों की तुलना करें, उसे बताएं कि "मेरे पास एक ही है" या "हमारे पास अलग हैं"। यदि कोई इस रेखा पर सुनता है, तो इससे उसे उनके रंग को पहचानने में मदद नहीं मिलेगी।

इस प्रकार, घटनाओं के परिणाम के लिए चार विकल्प हैं (सशर्त, प्राप्तकर्ताओं के पास नीले गुब्बारे, लाल गुब्बारे, लाल और नीले, या नीले और लाल हैं)। वे दिलचस्प हैं क्योंकि वे एक आधार बनाते हैं। यदि हमारे पास अज्ञात ध्रुवीकरण वाले दो फोटॉन हैं, तो हम "उनसे एक प्रश्न पूछ सकते हैं" कि वे इनमें से किस राज्य में हैं, और एक उत्तर प्राप्त करें। लेकिन अगर उनमें से कम से कम एक अन्य फोटॉन के साथ उलझा हुआ है, तो दूरस्थ तैयारी का प्रभाव होगा, और तीसरा, दूरस्थ फोटॉन एक निश्चित स्थिति में "तैयार" होगा। क्वांटम टेलीपोर्टेशन इसी पर आधारित है।

यह कैसे काम करता है? हमारे पास एक उलझा हुआ राज्य और एक फोटॉन है जिसे हम टेलीपोर्ट करना चाहते हैं। ऐलिस को मूल टेलीपोर्टेड फोटॉन का उचित माप करना चाहिए और पूछना चाहिए कि दूसरा किस स्थिति में है। बेतरतीब ढंग से, उसे चार संभावित उत्तरों में से एक प्राप्त होता है। दूरस्थ खाना पकाने के प्रभाव के परिणामस्वरूप, यह पता चला है कि इस माप के बाद, परिणाम के आधार पर, बॉब का फोटॉन एक निश्चित स्थिति में चला गया। इससे पहले, वह अनिश्चित अवस्था में होने के कारण ऐलिस के फोटॉन से उलझ गया था।

ऐलिस बॉब को फोन पर बताती है कि उसका माप क्या था। यदि इसका परिणाम, मान लीजिए, ψ- निकला, तो बॉब जानता है कि उसका फोटॉन स्वतः ही इस अवस्था में बदल गया है। अगर ऐलिस ने बताया कि उसके माप ने परिणाम ψ+ दिया, तो बॉब के फोटॉन ने -α ध्रुवीकरण पर कब्जा कर लिया। टेलीपोर्टेशन प्रयोग के अंत में, बॉब के पास ऐलिस के मूल फोटॉन की एक प्रति है, और उसका फोटॉन और इसके बारे में जानकारी इस प्रक्रिया में नष्ट हो जाती है।

टेलीपोर्टेशन तकनीक

अब हम फोटॉनों के ध्रुवीकरण और परमाणुओं की कुछ अवस्थाओं को टेलीपोर्ट करने में सक्षम हैं। लेकिन जब वे लिखते हैं, तो वे कहते हैं, वैज्ञानिकों ने परमाणुओं को टेलीपोर्ट करना सीख लिया है - यह एक धोखा है, क्योंकि परमाणुओं में बहुत सारी क्वांटम अवस्थाएँ होती हैं, एक अनंत सेट। सबसे अच्छा, हमने यह पता लगाया कि उनमें से कुछ को टेलीपोर्ट कैसे किया जाए।

मेरा पसंदीदा सवाल यह है कि मानव टेलीपोर्टेशन कब होगा? जवाब कभी नहीं है। मान लीजिए कि हमारे पास स्टार ट्रेक श्रृंखला के कैप्टन पिकार्ड हैं जिन्हें एक जहाज से ग्रह की सतह पर टेलीपोर्ट करने की आवश्यकता है। ऐसा करने के लिए, जैसा कि हम पहले से ही जानते हैं, हमें एक ही पिकार्ड के एक जोड़े को बनाने की जरूरत है, उन्हें एक भ्रमित स्थिति में लाने की जरूरत है जिसमें उसकी सभी संभावित अवस्थाएं (शांत, नशे में, नींद, धूम्रपान - बिल्कुल सब कुछ) शामिल हैं और माप लें दोनों। यह स्पष्ट है कि यह कितना कठिन और अवास्तविक है।

क्वांटम टेलीपोर्टेशन एक दिलचस्प लेकिन प्रयोगशाला घटना है। चीजें जीवित प्राणियों के टेलीपोर्टेशन पर नहीं आएंगी (कम से कम निकट भविष्य में)। हालांकि, लंबी दूरी पर सूचना प्रसारित करने के लिए क्वांटम रिपीटर्स बनाने के लिए इसका उपयोग अभ्यास में किया जा सकता है।