Luna trecută, a avut loc o dată la două evoluții interesante în domeniul tehnologiilor cuantice: oamenii de știință chinezi au teleportat fotoni de lumină de la stația de la sol de pe satelitul spațiu și conferința anuală de experți în fizica cuantică din Moscova. Business Insider publicare prins doctorul Eugene Polzikov de la Institutul Niels Bohr, unul dintre cei mai importanți specialiști teleportarii cuantice, și să-l întrebe pe diverse probleme, inclusiv succesul remarcabil al colegilor săi din China.
Am visat mult de o astfel de tehnologie din "Star Trek", deși intuiția noastră a spus întotdeauna că teleportarea este imposibilă în principiu. Cu toate acestea, fizica lumii noastre reale, în care suntem zilnic, este puțin asemănătoare fizicii lumii cuantice. Aici legile pietrei care se încadrează de pe stâncă care sparge și controlează electronii și fotonii individuali ai luminii sunt complet diferite de ceea ce suntem obișnuiți să vedem. Prin urmare, într-o lume atât de bizară, aproape totul este posibil, inclusiv teleportarea. Cum să înțelegem toate acestea? Ar trebui să începem cu entuziasmul cuantic.
Ce este entanglementul cuantic?
Uneori, două particule cuantice sunt legate în oglindă. Orice se întâmplă cu una dintre aceste particule, același lucru se va întâmpla și pe celălalt. Chiar dacă sunt separate de distanțe mari. Ei rămân în continuare două obiecte separate, dar ele sunt identice în toate. Când două particule își împărtășesc stările între ele, atunci astfel de particule se numesc încurcate.
"Să presupunem că am creat un cuplu de fotoni încurcați", explică Polzik.
"Am lăsa unul în camera mea și altul pe care îl trimit folosind un laser către un satelit orbitabil, sperând că fotonul va ajunge la destinație. Teleportarea poate fi considerată de succes numai atunci când starea de entanglement a doi fotoni este împărțită între stațiile de emisie și recepție. "
Principala dificultate tehnică a procesului de teleportare este transferul fotonului la o anumită distanță de particula complicată a partenerului. În cazul experimentului chinez, un foton era în laborator pe Pământ, iar cel de-al doilea a fost trimis cu succes către satelitul care orbitează. Schimbările care au avut loc cu fotonul de pe Pământ ca parte a manipulărilor oamenilor de știință, reflectate și asupra fotonului din spațiu - aceasta este o teleportare cuantică în forma sa pură.
Cum să înțelegeți dacă satelitul a primit fotonul dorit și nu o particulă de lumină aleatorie?
Acest lucru se face relativ simplu printr-un proces numit filtrare spectrală. Acesta permite oamenilor de știință să identifice și să urmărească fotonii individuali de lumină, marcându-i cu un număr unic de identificare.
"Știți frecvența fotonului pe care îl trimiteți, știți direcția lui. Satelitul este direcționat spre sursa de expediere, aflată pe Pământ. Dacă aveți echipamente optice foarte bune pe ambele părți, această optică vede doar sursa și nimic mai mult ", explică explicația lui Polzik.
Metoda de filtrare spectrală este indiferentă la "zgomotul" sub forma altor fotoni. De exemplu, în timpul aceluiași experiment din Insulele Canare, transmisia a fost efectuată într-un cer însorit.
A existat un transfer de milioane de fotoni pe satelit, dar numai 900 au ajuns la destinație. De ce?
Cu cât încercați mai mult să trimiteți un foton confuz, cu atât acest proces devine mai puțin eficient. Mai mult decât atât, atmosfera Pământului este în mișcare constantă, astfel încât este ușor să pierdeți fotoni pe drumul spre spațiu deschis.
"Chiar dacă nu există atmosferă acolo, tot trebuie să focalizați un fascicul de lumină, astfel încât să fie direcționat spre satelit. Dacă straluci un indicator cu laser pe palma lui, atunci punctul de lumină va fi mic, dar este necesar pentru a elimina laserul, și punctul devine mai mult - aceasta este legea de difracție, „- spune Polzik.
De la pământ, lumina este destul de greu de rupt în cosmos (către un receptor optic montat pe un satelit orbitabil). Este foarte distorsionată, deci majoritatea fotonilor pur și simplu nu merg nicăieri.
"Puteți realiza teleportarea reușită numai într-o perioadă foarte scurtă de timp. Într-un sens general, acest lucru este foarte nepractic, dar totuși, metodele de utilizare a acestei tehnologii pot fi găsite ", continuă Polzik.
Teleportarea cuantică este capacitatea de a transmite instantaneu datele?
Nu chiar. Obiectele teleportabile nu dispar și apoi reapare în altă parte. Oamenii de știință folosesc starea de entanglement pentru a transmite informații despre starea cuantică a unui foton unui altul. Fără aceste informații, fotonul va trebui să depășească fizic întreaga distanță dintre transmițător și receptor. Și din nou, informațiile nu sunt transmise instantaneu. Acest lucru este posibil numai atunci când expeditorul măsoară starea cuantică a fotonului său, modificând astfel starea fotonului la receptor. Datorită entanglementării cuantice, în realitate, un foton "devine" un alt foton.
Deci, despre ce este vorba?
Albert Einstein a numit o dată entanglementul cuantic "o teribilă lungă distanță", dar această acțiune pe distanțe lungi este o componentă fundamentală prin care totul funcționează. Și într-o zi el poate deveni conducătorul comunicării noastre sigure în viitor.
Trimiteți-le prietenilor: