Eksperimen teleportasi kuantum berhasil diselesaikan di Cina dan Kanada

© 0

Di Cina dan Kanada, eksperimen telah berhasil dilakukan untuk melakukan teleportasi kuantum pada jarak lebih dari delapan kilometer. Eksperimen dalam kondisi kota ini dilakukan secara independen oleh para ilmuwan dari kedua negara.

Menurut South China Morning Post, sebelumnya eksperimen semacam itu hanya dilakukan di laboratorium. Teleportasi kuantum adalah transmisi melalui jarak dari keadaan kuantum materi, yang dihancurkan pada titik pengirim dan kemudian diciptakan kembali pada titik penerima tanpa transfer langsung dari partikel itu sendiri.

Sekelompok peneliti dari Universitas Sains dan Teknologi Tiongkok telah melakukan teleportasi foton pada jarak 12,5 km di kota Hefei (provinsi Anhui di Tiongkok timur). Untuk ini, jaringan serat optik konvensional digunakan.

Ilmuwan Kanada melakukan percobaan serupa di kota Calgary (provinsi barat daya Alberta) pada jarak 8,2 km.

Para ahli dari kedua negara menggunakan pendekatan yang berbeda. Orang Cina, melalui saluran mereka, hanya melakukan teleportasi dua foton per jam, tetapi dengan keandalan yang lebih tinggi. Kanada, di sisi lain, mampu mentransmisikan hingga 17 partikel per menit, tetapi teknologi mereka kurang akurat dan memiliki sejumlah keterbatasan untuk penggunaan praktis.

Tahun lalu, para ilmuwan Amerika berhasil mengirim foton melalui jarak lebih dari 100 km, tetapi hanya di dalam laboratorium - melalui kabel serat optik yang dililitkan di sana, lapor

Banyak film laris beberapa tahun terakhir, yang sebagian besar merupakan adaptasi komik, telah dengan kuat menanamkan citra pahlawan super dalam kesadaran manusia modern. Seorang pahlawan super paling sering adalah orang yang tampak biasa yang memiliki kekuatan gaib dan sering dipaksa untuk menjalani gaya hidup rahasia karena hal ini. Film-film ini begitu populer, penuh warna dan banyak jumlahnya sehingga bagi sebagian orang konsep "superhero" menjadi hal yang biasa. Gagasan tentang realitas pahlawan seperti itu semakin sering mengunjungi orang - oleh karena itu, plot seperti teleportasi di Cina muncul dan sangat populer.

Superman di jalan

Pada musim gugur 2012, salah satu hits utama di World Wide Web adalah video yang diduga merekam tidak hanya teleportasi manusia, tetapi teleportasi dua orang sekaligus yang sangat dramatis. Video yang diposting di hosting video YouTube memiliki durasi sekitar satu menit dan terlihat seperti pengambilan gambar dari kamera pengintai jalanan. Waktu acara, dilihat dari waktu di sudut kiri atas, tepat setelah tengah malam pada tanggal 9 Mei 2012. Tempat acara adalah salah satu persimpangan perkotaan atau pinggiran kota Cina. Ada tiga karakter utama. Yang pertama adalah pengemudi truk dengan van putih, yang kedua adalah pengendara sepeda. Yang ketiga adalah orang asing misterius, yang wajahnya tidak terlihat karena tudungnya yang lebar. Dari segi fisik, jelas pemuda ini bisa laki-laki dan perempuan.

Peristiwa dalam video terungkap sebagai berikut. Setelah beberapa mobil yang lewat, sebuah truk muncul di latar belakang, secara bertahap menambah kecepatan. Saat dia mendekat, seorang pengendara sepeda muncul dari area gelap di sebelah kiri di sepanjang jalan samping. Lintasan dan kecepatan truk dan pengendara sepeda sedemikian rupa sehingga tabrakan tampaknya tak terhindarkan, dan konsekuensi bagi pengemudi kendaraan yang lebih ringan menjanjikan akan berakibat fatal. Tapi di sini, di area gelap kanan layar, ada beberapa gerakan: siluet kabur yang cepat mendekati tempat tabrakan yang akan datang. Pada saat terakhir, siluet digariskan lebih jelas dan penonton melihat seorang pria yang menyambar pengendara sepeda hampir di bawah roda mobil. Setelah itu, orang asing, pengendara sepeda dan sepeda benar-benar menghilang, dan truk mulai mengerem. Mobil belum berhenti sepenuhnya ketika, di sisi paling kanan layar, tepat di bagian jalan yang diterangi, sekelompok dua orang dan sebuah sepeda muncul. Orang asing itu melepaskan yang diselamatkan, sementara tangannya bersinar terang. Dia melempar tudung ke atas kepalanya dan bergegas menyingkir. Pada saat ini, pengendara sepeda tampak terguncang duduk di tepi jalan tanpa kekuatan, seorang sopir truk yang telah keluar dan tidak menemukan apa-apa di jalan menuju ke arahnya.

Sangat mudah untuk menipu mereka yang senang ditipu

Teleportasi manusia di China, terutama yang direkam dalam video dan di samping itu dalam situasi sinematik seperti itu, sangat cepat dikenal dan memperoleh jutaan penayangan di hosting video. Diskusi yang hidup segera dimulai, apakah video itu nyata atau hanya lelucon oleh beberapa spesialis efek visual. Sangat mengherankan bahwa ada cukup banyak pendukung realitas teleportasi yang diamati di lokasi syuting. Bahkan "fanfiction" yang aneh segera muncul - plot mulai diciptakan untuk membuat kisah seorang gadis superhero (karakter wanita tampak lebih menarik dan mengesankan bagi sebagian besar penonton), untuk mengungkapkan alasan yang mendorongnya untuk menyembunyikan kekuatan supernya dan sejenisnya.

Tetapi ada banyak kritik skeptis, dan mereka benar-benar menguraikan video itu secara harfiah. Banyak argumen rasional dibuat untuk mendukung fakta bahwa plot dipentaskan, memiliki jejak yang jelas dari penggunaan perangkat lunak untuk mengonversi materi video, dan juga memiliki kelemahan logis yang jelas. Pertama-tama, terjadinya kecelakaan yang berpotensi mematikan diperingatkan: bertentangan dengan kebiasaan, truk, ketika mendekati persimpangan, tidak memperlambat, tetapi menambah kecepatan, seolah-olah menciptakan kondisi untuk pemandangan yang dramatis. Kecurigaan pengendara sepeda juga mencurigakan: dia mengendarai secara mengejutkan dengan tenang tepat di bawah kemudi, tidak mengubah kecepatan dan bahkan tidak menoleh ketika melintasi jalan utama, di mana dia harus memberi jalan pada prioritas lalu lintas. Tidak semuanya beres dengan sopir truk - rekaman itu dengan jelas menunjukkan bahwa orang yang turun dari taksi mengenakan T-shirt atau kemeja putih cerah. Tapi di kabin yang cukup terang saat pengereman, tidak hanya tidak ada yang terlihat terang, tidak ada pengemudi sama sekali.

Adapun orang misterius dengan kemampuan teleportasi dirinya sendiri dan teleportasi orang lain, dia juga tidak begitu "bersih". Pertama, ada jejak pengeditan video yang jelas di "jejak energi" selama lari ultra-cepat ke jalan. Siluetnya pada saat menyambar pengendara sepeda sangat jelas, sedangkan siluet kabur dari gerakannya masih dipertahankan. Kedua, pilihan titik akhir teleportasi terlihat sangat aneh. Hukum geometri, fisika, dan logika mengatakan bahwa hal termudah dan paling alami adalah memindahkan pengendara sepeda yang diselamatkan ke arah orang asing - yaitu, ke sisi kiri layar, jauh dari jalan. Tapi teleportasi terjadi dengan vektor terbalik, ke kanan - ternyata orang asing itu membuat semacam loop selama teleportasi, yang tidak memiliki penjelasan. Kedua, keraguan yang samar-samar merayapi bahwa kemunculan dua orang yang berteleportasi dan sebuah sepeda di sisi kanan jalan dijelaskan, bisa dikatakan, berdasarkan kebutuhan panggung. Bagian inilah yang paling terang di seluruh adegan, jadi untuk mencapai drama terbesar, untuk mengamati keadaan syok yang diselamatkan, tangan penyelamat yang bercahaya dan pemindahannya ke dalam kegelapan, itu paling cocok. Totalitas semua pengamatan dan penalaran ini mengarah pada kesimpulan bahwa teleportasi ini cukup kreatif, tetapi tetap saja tipuan.

Alexander Babitsky

Tahun lalu, sebuah roket Long March 2D lepas landas dari Gurun Gobi dan menempatkan satelit Mo Tzu di orbit yang sinkron dengan Matahari, sehingga ia mengelilingi Bumi setiap hari. Mo Tzu adalah satelit yang sangat sensitif yang dirancang untuk mengirimkan informasi kuantum. Ini dapat mendeteksi keadaan kuantum foton individu yang dilepaskan dari permukaan planet kita.

Hari ini, tim Mo Tzu mengumumkan pencapaian unik mereka: mereka telah berhasil menciptakan jaringan kuantum satelit darat-ke-darat pertama. Jaringan ini digunakan untuk memindahkan objek pertama dalam sejarah dari Bumi ke orbitnya. Teleportasi dilakukan oleh para ilmuwan yang telah melakukan eksperimen di bidang fisika optik. Proses ini didasarkan pada fenomena aneh keterjeratan, di mana dua foton membentuk satu titik dalam ruang dan waktu. Dari sudut pandang teknis, mereka dijelaskan oleh fungsi gelombang tunggal.

Sebuah fitur dari belitan kuantum adalah bahwa dua foton ini ada pada titik yang sama, bahkan jika ada kilometer di antara mereka. Dengan demikian, perubahan keadaan satu langsung mempengaruhi keadaan yang lain. Kembali di tahun 90-an abad terakhir, para ilmuwan menyadari bahwa mereka dapat menggunakan fenomena ini untuk memindahkan objek dari satu titik Semesta ke titik lainnya.

Idenya adalah untuk ">">

Idenya adalah untuk "memuat" informasi ke dalam satu foton, kemudian yang lain menjadi identik dengan yang pertama. Ini adalah teleportasi

">

Eksperimen semacam itu telah dilakukan berkali-kali dalam kondisi laboratorium di Bumi, tetapi ini adalah pertama kalinya mereka diuji di ruang antarbintang. Teleportasi sangat penting untuk berbagai macam teknologi yang terkait dengan jaringan kuantum dan komputasi.

Sebenarnya, tidak ada jarak maksimum untuk teleportasi foton, tetapi hubungan yang dibuat di antara mereka terlalu rapuh dan dapat dihancurkan karena benda asing yang muncul di atmosfer atau di serat optik. Untuk mengkonfirmasi teori mereka, para ilmuwan melakukan eksperimen sepanjang waktu pada jarak yang lebih jauh, dan sekarang mereka pergi ke orbit. Benar, untuk ini perlu membangun stasiun di Tibet pada ketinggian 4 ribu meter.

Sebagai bagian dari percobaan, pasangan foton terjerat dibuat, yang diluncurkan dengan kecepatan 4000 m/s

Dia melakukan percobaan satelit pada transfer keadaan kuantum antara pasangan foton terjerat (yang disebut teleportasi kuantum) pada jarak rekor lebih dari 1200 km.

Fenomena (atau keterjeratan) muncul ketika keadaan dua atau lebih partikel saling bergantung (berkorelasi), yang dapat dipisahkan dalam jarak yang jauh, tetapi pada saat yang sama mereka terus "merasakan" satu sama lain. Pengukuran parameter satu partikel mengarah pada penghancuran instan keadaan terjerat yang lain, yang sulit dibayangkan tanpa memahami prinsip-prinsip mekanika kuantum, terutama karena partikel (itu khusus ditampilkan dalam percobaan untuk melanggar apa yang disebut ketidaksetaraan Bell) tidak memiliki parameter tersembunyi yang akan menyimpan informasi tentang keadaan "pendamping", dan pada saat yang sama, perubahan keadaan seketika tidak mengarah pada pelanggaran prinsip kausalitas dan tidak mengizinkan informasi yang berguna untuk dikirimkan dengan cara ini.

Untuk mengirimkan informasi nyata, partisipasi partikel yang bergerak dengan kecepatan tidak melebihi kecepatan cahaya juga diperlukan. Sebagai partikel terjerat, misalnya, foton yang memiliki nenek moyang yang sama dapat bertindak, dan, katakanlah, putarannya digunakan sebagai parameter dependen.

Perpindahan keadaan partikel yang terjerat dalam jarak yang semakin jauh dan di bawah kondisi yang paling ekstrem menarik tidak hanya bagi para ilmuwan yang terlibat dalam fisika dasar, tetapi juga bagi para insinyur yang merancang komunikasi yang aman. Diyakini bahwa fenomena keterjeratan partikel di masa depan akan memberi kita, pada prinsipnya, saluran komunikasi yang tidak dapat diretas. "Perlindungan" dalam hal ini akan menjadi pemberitahuan yang tak terhindarkan dari para peserta dalam percakapan bahwa orang lain telah mengganggu koneksi mereka.

Buktinya adalah hukum fisika yang tidak dapat dipatahkan - keruntuhan fungsi gelombang yang tidak dapat diubah.

Prototipe perangkat untuk mengimplementasikan komunikasi kuantum aman semacam itu telah dibuat, tetapi ada juga ide untuk mengkompromikan pengoperasian semua "saluran yang benar-benar aman" ini, misalnya, dengan pengukuran kuantum lemah yang dapat dibalik, jadi masih belum jelas apakah kriptografi kuantum akan bisa keluar dari tahap pengujian prototipe, bukan apakah semua pengembangan akan ditakdirkan terlebih dahulu dan tidak cocok untuk aplikasi praktis.

Hal lain: transmisi keadaan terjerat sejauh ini hanya dilakukan pada jarak tidak melebihi 100 km, karena kehilangan foton di serat optik atau di udara, karena kemungkinan bahwa setidaknya beberapa foton akan mencapai detektor menjadi semakin kecil. kecil. Dari waktu ke waktu ada pesan tentang pencapaian selanjutnya di jalur ini, tetapi belum mungkin untuk mencakup seluruh dunia dengan koneksi seperti itu.

Jadi, awal bulan ini, fisikawan Kanada mengumumkan upaya yang berhasil untuk berkomunikasi melalui saluran kuantum yang aman dengan pesawat, tetapi jaraknya hanya 3-10 km dari pemancar.

Apa yang disebut protokol repeater kuantum diakui sebagai salah satu cara untuk meningkatkan propagasi sinyal secara radikal, tetapi nilai praktisnya tetap dipertanyakan karena kebutuhan untuk memecahkan sejumlah masalah teknis yang kompleks.

Pendekatan lain justru menggunakan teknologi satelit, karena satelit dapat tetap sejajar pada saat yang sama untuk berbagai tempat yang sangat jauh di Bumi. Keuntungan utama dari pendekatan ini mungkin bahwa sebagian besar jalur foton akan hampir vakum dengan penyerapan hampir nol dan penghapusan dekoherensi (pelanggaran koherensi karena interaksi partikel dengan lingkungan).

Untuk mendemonstrasikan kelayakan eksperimen satelit, para ahli Tiongkok melakukan uji pendahuluan berbasis darat yang menunjukkan keberhasilan propagasi dua arah dari pasangan foton terjerat melalui lingkungan terbuka pada jarak 600 m, 13 km, dan 102 km dengan kehilangan saluran efektif sebesar 80 dB. Eksperimen juga dilakukan pada transfer status kuantum pada platform bergerak dalam kondisi kehilangan dan turbulensi yang tinggi.

Setelah studi kelayakan terperinci dengan partisipasi ilmuwan Austria, satelit senilai $ 100 juta dikembangkan, diluncurkan pada 16 Agustus 2016 dari Kosmodrom Jiuquan di Gurun Gobi menggunakan kendaraan peluncuran Long March 2D ke orbit dengan ketinggian 500 km.

Satelit itu dinamai "Mo Tzu" untuk menghormati filsuf Tiongkok kuno abad ke-5 SM, pendiri Moisme (doktrin cinta universal dan konsekuensialisme negara). Selama beberapa abad di Cina, Mohisme berhasil bersaing dengan Konfusianisme hingga Konfusianisme diadopsi sebagai ideologi negara.

Misi Mozi didukung oleh tiga stasiun bumi: di Delinghe (Provinsi Qinghai), Nanshan di Urumqi (Xinjiang) dan Observatorium GaoMeiGu (GMG) di Lijiang (Provinsi Yunnan). Jarak antara Delinghe dan Lijiang adalah 1203 km. Jarak antara satelit yang mengorbit dan stasiun bumi ini bervariasi antara 500-2000 km.

Karena foton terjerat tidak bisa begitu saja "diperkuat" seperti sinyal klasik, metode baru harus dikembangkan untuk mengurangi redaman di saluran transmisi antara Bumi dan satelit. Untuk mencapai efisiensi kopling yang diperlukan, perlu untuk secara bersamaan mencapai divergensi sinar minimum dan penunjuk kecepatan dan presisi tinggi ke detektor.

Setelah mengembangkan sumber kosmik ultra-terang dari keterjeratan dua foton dan teknologi APT (memperoleh, mengarahkan, dan melacak) presisi tinggi, kelompok tersebut membentuk "penggabungan kuantum" antara pasangan foton yang dipisahkan sejauh 1203 km, para ilmuwan melakukan hal tersebut. disebut uji Bell untuk memeriksa pelanggaran lokalitas (kemampuan untuk secara instan memengaruhi keadaan partikel jarak jauh) dan memperoleh hasil dengan signifikansi statistik empat sigma (deviasi standar).

Skema sumber foton di satelit. Ketebalan kristal KTiOPO4 (PPKTP) adalah 15 mm. Sepasang cermin cekung off-axis memfokuskan laser pompa (PL) di tengah kristal PPKTP. Output dari interferometer Sagnac menggunakan dua cermin dikromatik (DM) dan filter untuk memisahkan foton sinyal dari laser pompa. Dua cermin tambahan (PI), dikendalikan dari jarak jauh dari tanah, digunakan untuk menyempurnakan arah sinar untuk efisiensi pengumpulan sinar yang optimal. QWP - bagian fase seperempat gelombang; HWP - bagian fase setengah gelombang; PBS - pembagi berkas polarisasi.

Dibandingkan dengan metode sebelumnya yang menggunakan sampel komersial paling umum dari serat telekomunikasi, efisiensi koneksi satelit ternyata jauh lebih tinggi, yang menurut penulis penelitian, membuka jalan untuk aplikasi praktis yang sebelumnya tidak tersedia di Bumi. .