Experimentele de teleportare cuantică s-au încheiat cu succes în China și Canada

© СС0

În China și Canada, au fost efectuate cu succes experimente pentru a efectua teleportarea cuantică pe o distanță de peste opt kilometri. Aceste experimente în condițiile orașului au fost efectuate independent de oameni de știință din cele două țări.

Potrivit South China Morning Post, anterior astfel de experimente erau efectuate numai în laborator. Teleportarea cuantică este transmiterea pe o distanță a unei stări cuantice a materiei, care este distrusă la punctul de trimitere și apoi recreată la punctul de recepție fără un transfer direct al particulei în sine.

Un grup de cercetători de la Universitatea de Știință și Tehnologie din China a teleportat fotoni pe o distanță de 12,5 km în orașul Hefei (provincia Anhui din estul Chinei). Pentru aceasta s-au folosit rețele convenționale de fibră optică.

Oamenii de știință canadieni au efectuat un experiment similar în orașul Calgary (provincia de sud-vest Alberta), la o distanță de 8,2 km.

Specialiștii celor două țări au folosit abordări diferite. Chinezii, prin canalul lor, teleportau doar doi fotoni pe oră, dar cu o fiabilitate mai mare. Canadienii, pe de altă parte, au reușit să transmită până la 17 particule pe minut, dar tehnologia lor este mai puțin precisă și are o serie de limitări pentru utilizarea practică.

Anul trecut, oamenii de știință americani au reușit să trimită un foton pe o distanță de peste 100 km, dar numai în laborator - printr-un cablu de fibră optică înfășurat pe rând acolo, relatează

Numeroase blockbuster-uri din ultimii ani, dintre care majoritatea sunt adaptări ale benzilor desenate, au plantat ferm imaginea unui super-erou în conștiința omului modern. Un super-erou este cel mai adesea o persoană cu aspect obișnuit, care are puteri supranaturale și este adesea forțată să ducă un stil de viață secret din această cauză. Aceste filme sunt atât de populare, colorate și numeroase încât pentru unii oameni conceptul de „super-erou” devine obișnuit. Ideea realității unor astfel de eroi vizitează oamenii din ce în ce mai des - prin urmare, astfel de comploturi precum teleportarea în China apar și sunt foarte populare.

Superman pe drum

În toamna lui 2012, unul dintre principalele hituri de pe World Wide Web a fost un videoclip care ar fi înregistrat nu doar o teleportare umană, ci o teleportare foarte dramatică a două persoane deodată. Videoclipul postat pe găzduirea video YouTube are o durată de aproximativ un minut și arată ca filmarea de la o cameră de supraveghere stradală. Ora evenimentelor, judecând după cronometrarea din colțul din stânga sus, este imediat după miezul nopții pe 9 mai 2012. Locul evenimentelor este una dintre intersecțiile urbane sau suburbane ale Chinei. Sunt trei personaje principale. Primul este șoferul unui camion cu o dubă albă, al doilea este un biciclist. Al treilea este un străin misterios, a cărui față nu este vizibilă din cauza glugăi late. În ceea ce privește fizicul, acest tânăr clar poate fi atât băiat, cât și fată.

Evenimentele din videoclip se desfășoară după cum urmează. După mai multe mașini care trec, în fundal apare un camion, care ia treptat viteză. Pe măsură ce se apropie, un biciclist iese dintr-o zonă întunecată la stânga de-a lungul unui drum lateral. Traiectoriile și vitezele camionului și ale biciclistului sunt de așa natură încât o coliziune pare inevitabilă, iar consecințele pentru șoferul unui vehicul mai ușor promit să fie fatale. Dar aici, în zona întunecată din dreapta a ecranului, există o mișcare: o siluetă rapidă și neclară se apropie de locul coliziunii iminente. În ultimul moment, silueta se conturează mai clar și privitorul vede un bărbat care apucă un biciclist aproape sub chiar roțile mașinii. După aceea, străinul, biciclistul și bicicleta dispar literalmente, iar camionul începe să frâneze. Mașina nu s-a oprit încă complet când, în extrema dreaptă a ecranului, tocmai pe porțiunea iluminată a drumului, apare un grup de două persoane și o bicicletă. Străinul îl eliberează pe cel salvat, în timp ce mâinile lui strălucesc puternic. Își aruncă o glugă peste cap și se grăbește să iasă din drum. La această oră, un biciclist vizibil zguduit se așează pe bordură fără forțe, un șofer de camion care a ieșit și nu găsește nimic pe carosabil se îndreaptă spre el.

Este ușor să-i înșeli pe cei care sunt bucuroși să fie înșelați

Teleportarea umană în China, înregistrată în special pe video și în plus în astfel de circumstanțe cinematografice, a devenit foarte repede cunoscută și a câștigat milioane de vizualizări pe găzduirea video. Imediat au început discuții aprinse dacă videoclipul este real sau dacă a fost o farsă a unor specialiști în efecte vizuale. Este curios că au fost destul de mulți susținători ai realității teleportării observate pe platou. Chiar și „fanfictions” ciudate au apărut imediat - au început să fie inventate comploturi pentru a crea povestea unei fete super-eroe (personajul feminin părea mai intrigant și mai impresionant pentru majoritatea publicului), pentru a dezvălui motivele care au determinat-o să-și ascundă superputeri și asemenea.

Dar au existat o mulțime de critici sceptici și au descompus literalmente videoclipul literalmente prin oase. Au fost aduse o mulțime de argumente raționale în favoarea faptului că intriga este pusă în scenă, poartă urme evidente ale utilizării software-ului pentru conversia materialului video și are, de asemenea, defecte logice evidente. În primul rând, însăși apariția unui accident potențial mortal a alertat: contrar obiceiului, camionul, la apropierea de intersecție, nu a încetinit, ci a luat viteza, parcă ar crea condiții pentru o scenă dramatică. Suspicioasă este și suspiciunea biciclistului: a mers surprinzător de calm chiar sub roți, fără să-și schimbe viteza și fără să întoarcă măcar capul la traversarea drumului principal, unde trebuie să cedeze prioritate circulației. Nu totul este în regulă pentru șoferul camionului - filmările arată clar că persoana care a coborât din cabină este îmbrăcată într-un tricou sau cămașă alb strălucitor. Dar într-o cabină destul de bine luminată în timpul frânării, nu numai că nu se vede nimic strălucitor, ci nu există deloc șofer.

Cât despre persoana misterioasă cu capacitatea de a se teleporta și de a se teleporta pe alții, nici el nu este atât de „curat”. În primul rând, există urme evidente de editare video în „urma sa de energie” în timpul unei curse ultra-rapide către drum. Silueta lui în momentul apucării biciclistului este foarte distinctă, în timp ce silueta neclară a mișcării sale este încă păstrată. În al doilea rând, alegerea punctului final al teleportarii pare foarte ciudat. Legile geometriei, fizicii și logica justă spun că cel mai ușor și mai natural lucru ar fi să mutați biciclistul salvat în direcția străinului - adică în partea stângă a ecranului, departe de drum. Dar teleportarea se întâmplă cu vectorul invers, la dreapta - se dovedește că străinul a făcut un fel de buclă în timpul teleportării, care nu are nicio explicație. În al doilea rând, se strecoară o îndoială vagă în sensul că apariția a doi oameni care se teleportează și a unei biciclete pe partea dreaptă a drumului se explică, ca să spunem așa, prin necesitatea scenică. Această parte este cea mai luminată din întreaga scenă, așa că pentru a realiza cea mai mare dramă, pentru a observa starea de șoc a celui salvat, mâinile luminoase ale salvatorului și îndepărtarea lui în întuneric, este cel mai potrivit. Totalitatea tuturor acestor observații și raționamente duce la concluzia că această teleportare este destul de creativă, dar totuși o farsă.

Alexandru Babitsky

Anul trecut, o rachetă Long March 2D a decolat din deșertul Gobi și a plasat satelitul Mo Tzu pe orbită în sincronism cu Soarele, așa că își face drum în jurul Pământului în fiecare zi. Mo Tzu este un satelit extrem de sensibil conceput pentru a transmite informații cuantice. Poate detecta stările cuantice ale fotonilor individuali eliberați de pe suprafața planetei noastre.

Astăzi, echipa Mo Tzu și-a anunțat realizarea unică: a reușit să creeze prima rețea cuantică de sateliti sol-sol. Această rețea a fost folosită pentru a teleporta primul obiect din istorie de pe Pământ pe orbita sa. Teleportarea este efectuată de oameni de știință care au efectuat experimente în domeniul fizicii optice. Acest proces se bazează pe fenomenul ciudat de încurcare, în timpul căruia doi fotoni formează un singur punct în timp și spațiu. Din punct de vedere tehnic, ele sunt descrise printr-o singură funcție de undă.

O caracteristică a întanglementării cuantice este că acești doi fotoni există în același punct, chiar dacă există kilometri între ei. Astfel, o schimbare a stării unuia afectează instantaneu starea celuilalt. În anii '90 ai secolului trecut, oamenii de știință și-au dat seama că ar putea folosi acest fenomen pentru a teleporta obiecte dintr-un punct al Universului în altul.

Ideea este să „>”>

Ideea este să „încărcăm” informații într-un foton, apoi celălalt devine identic cu primul. Aceasta este teleportarea

">

Astfel de experimente au fost efectuate de multe ori în condiții de laborator pe Pământ, dar aceasta este prima dată când sunt testate în spațiul interstelar. Teleportarea este de mare importanță pentru o întreagă gamă de tehnologii legate de rețelele cuantice și de calcul.

De fapt, nu există o distanță maximă pentru teleportarea fotonilor, dar legătura creată între ei este prea fragilă și poate fi distrusă din cauza materiilor străine apărute în atmosferă sau în fibra optică. Pentru a-și confirma teoria, oamenii de știință au efectuat experimente tot timpul la o distanță mai mare, iar acum au intrat pe orbită. Adevărat, pentru aceasta a fost necesară construirea unei stații în Tibet la o altitudine de 4 mii de metri.

În cadrul experimentului, au fost create perechi de fotoni încâlciți, care au fost lansate cu o viteză de 4000 m/s.

Ea a condus un experiment prin satelit privind transferul stărilor cuantice între perechi de fotoni încâlciți (așa-numita teleportare cuantică) pe o distanță record de peste 1200 km.

Fenomenul (sau încurcarea) apare atunci când stările a două sau mai multe particule sunt interdependente (corelate), care pot fi separate pe distanțe arbitrar mari, dar în același timp continuă să se „simtă” una pe cealaltă. Măsurarea parametrului unei particule duce la distrugerea instantanee a stării încurcate a celeilalte, ceea ce este greu de imaginat fără a înțelege principiile mecanicii cuantice, mai ales că particulele (era special arătatăîn experimente pentru a încălca așa-numitele inegalități Bell) nu au niciun parametri ascunși care ar stoca informații despre starea „însoțitorului” și, în același timp, o schimbare instantanee a stării nu duce la o încălcare a principiului cauzalității și nu permite transmiterea informațiilor utile în acest mod.

Pentru a transmite informații reale, este necesară în plus participarea particulelor care se deplasează cu o viteză care nu depășește viteza luminii. De exemplu, fotonii care au un progenitor comun pot acționa ca particule încurcate și, să zicem, spinul lor este folosit ca parametru dependent.

Transferul stărilor particulelor încurcate pe distanțe din ce în ce mai mari și în cele mai extreme condiții este de interes nu numai pentru oamenii de știință implicați în fizica fundamentală, ci și pentru inginerii care proiectează comunicații securizate. Se crede că fenomenul de încâlcire a particulelor în viitor ne va oferi, în principiu, canale de comunicare de neatins. „Protecția” în acest caz va fi notificarea inevitabilă a participanților la conversație că altcineva a interferat cu comunicarea lor.

Dovada în acest sens va fi legile de neîncălcat ale fizicii - colapsul ireversibil al funcției de undă.

Au fost deja create prototipuri de dispozitive pentru implementarea unei astfel de comunicații cuantice sigure, dar există și idei pentru a compromite funcționarea tuturor acestor „canale absolut sigure”, de exemplu, prin măsurători cuantice slabe reversibile, deci nu este încă clar dacă criptografia cuantică va să poată ieși din etapa de testare a prototipului, nu dacă toate dezvoltările vor fi condamnate în avans și nepotrivite pentru aplicarea practică.

Un alt punct: transmiterea stărilor încurcate s-a realizat până acum doar pe distanțe care nu depășesc 100 km, din cauza pierderilor de fotoni în fibra optică sau în aer, deoarece probabilitatea ca cel puțin unii dintre fotoni să ajungă la detector devine disparibilă. mic. Din când în când se raportează o altă realizare pe această cale, dar nu este încă posibil să acoperim întregul glob cu o astfel de conexiune.

Așadar, la începutul acestei luni, fizicienii canadieni au anunțat încercări reușite de a comunica printr-un canal cuantic securizat cu o aeronavă, dar era la doar 3-10 km de transmițător.

Așa-numitul protocol de repetitor cuantic este recunoscut ca una dintre modalitățile de a îmbunătăți radical propagarea semnalului, dar valoarea sa practică rămâne sub semnul întrebării din cauza necesității de a rezolva o serie de probleme tehnice complexe.

O altă abordare este tocmai folosirea tehnologiei satelitului, deoarece satelitul poate rămâne în linia vizuală în același timp pentru diferite locuri foarte îndepărtate de pe Pământ. Principalul avantaj al acestei abordări poate fi că cea mai mare parte a traseului fotonului va fi aproape în vid, cu absorbție aproape zero și eliminarea decoerenței (încălcarea coerenței din cauza interacțiunii particulelor cu mediul).

Pentru a demonstra fezabilitatea experimentelor prin satelit, experții chinezi au efectuat teste preliminare la sol care au demonstrat propagarea bidirecțională cu succes a perechilor de fotoni încâlciți printr-un mediu deschis la distanțe de 600 m, 13 km și 102 km, cu o pierdere efectivă de canal de 80 dB. Au fost efectuate și experimente privind transferul stărilor cuantice pe platforme mobile în condiții de pierderi mari și turbulențe.

După studii detaliate de fezabilitate cu participarea oamenilor de știință austrieci, a fost dezvoltat un satelit de 100 de milioane de dolari, lansat pe 16 august 2016 de la Cosmodromul Jiuquan din deșertul Gobi folosind vehiculul de lansare Long March 2D pe o orbită cu o altitudine de 500 km.

Satelitul a fost numit „Mo-tzu” în onoarea vechiului filozof chinez din secolul al V-lea î.Hr., fondatorul Moismului (doctrina iubirii universale și consecințialismului de stat). Timp de câteva secole în China, mohismul a concurat cu succes cu confucianismul, până când acesta din urmă a fost adoptat ca ideologie de stat.

Misiunea Mozi este susținută de trei stații terestre: în Delinghe (provincia Qinghai), Nanshan în Urumqi (Xinjiang) și Observatorul GaoMeiGu (GMG) din Lijiang (provincia Yunnan). Distanța dintre Delinghe și Lijiang este de 1203 km. Distanța dintre satelitul care orbitează și aceste stații terestre variază între 500-2000 km.

Deoarece fotonii încâlciți nu pot fi pur și simplu „amplificați” ca semnalele clasice, au trebuit dezvoltate noi metode pentru a reduce atenuarea canalelor de transmisie dintre Pământ și sateliți. Pentru a obține eficiența de cuplare necesară, a fost necesar să se obțină simultan divergența minimă a fasciculului și îndreptarea de mare viteză și precizie către detectoare.

După ce a dezvoltat o sursă cosmică ultraluminoasă de încurcare a doi fotoni și tehnologia APT (dobândire, îndreptare și urmărire) de înaltă precizie, grupul a stabilit o „cuplare cuantică” între perechi de fotoni separați la 1203 km, oamenii de știință au condus astfel: numit test Bell pentru a verifica încălcările localității (capacitatea de a afecta instantaneu starea particulelor de la distanță) și a obținut un rezultat cu o semnificație statistică de patru sigma (abateri standard).

Schema sursei de fotoni de pe satelit. Grosimea cristalului KTiOPO4 (PPKTP) este de 15 mm. O pereche de oglinzi concave în afara axei concentrează laserul pompei (PL) în centrul cristalului PPKTP. Ieșirea interferometrului Sagnac utilizează două oglinzi dicromatice (DM) și filtre pentru a separa fotonii de semnal de laserul pompei. Două oglinzi suplimentare (PI) controlate de la distanță de la sol sunt utilizate pentru a regla fin direcția fasciculului pentru o eficiență optimă de colectare a fasciculului. QWP - secțiune de fază sfert de undă; HWP - secțiune de fază semi-undă; PBS - separator de fascicul polarizant.

În comparație cu metodele anterioare care utilizează cele mai comune mostre comerciale de fibră de telecomunicații, eficiența unei conexiuni prin satelit s-a dovedit a fi cu multe ordine de mărime mai mare, ceea ce, potrivit autorilor studiului, deschide calea pentru aplicații practice care nu erau disponibile anterior pe Pământ. .