|  | 22 мая 2012 | Новости науки и техники

Австрийские ученые установили новый мировой рекорд по дальности квантовой телепортации.

Квантовая телепортация между островами La Palma и Tenerife


Совсем недавно на страницах нашего сайта мы рассказывали о том, что группе ученых из Китайского университета науки и техники в Шанхае удалось осуществить квантовую телепортацию на расстоянии 97 километров. Этим достижением они побили свой собственный рекорд, который составлял на то время 16 километров. Но и новому рекорду, установленному китайцами, не суждено было долго продержаться, вчера группа ученых Антона Цайлингера (Anton Zeilinger) из Института квантовой оптики и информации Венского университета (Quantum Optics and Quantum Information at the University of Vienna) опубликовала на онлайн ресурсе arXiv статью, в которой ученые утверждают, что им удалось продемонстрировать квантовую телепортацию на расстоянии в 143 километра.

Если это будет подтверждено, то достижение австрийских ученых будет засчитано как новый мировой рекорд по дальности квантовой телепортации, который "подготовит почву" для будущей глобальной спутниковой сети квантовых коммуникаций. Следует отметить, что китайским ученым удалось в ходе своих экспериментов получить только 1171 запутанный фотон на расстоянии 97 километров за четыре часа времени. Достижение австрийских ученых на этом фоне выглядит несколько скромнее, согласно их статье, они получили всего 605 запутанных фотонов на расстоянии 143 километра за шесть с половиной часов времени.

Квантовая телепортация не является переносом материи из одной точки пространства в другую. Явление квантовой телепортации заключается в моментальной передаче информации, заключенной в квантовом состоянии частицы, от одной частицы к другой, разделенных сколь угодно большим расстоянием. Единственное условие для осуществления квантовой телепортации - обе частицы, участвующие в обмене информацией должны быть запутаны на квантовом уровне.

Эксперимент Space-QUEST


Группа Цайлингера уже не первый год имеет дело с квантовой запутанностью и квантовой телепортацией. Еще в марте месяце 2008 года в ходе реализации проекта Space-QUEST ученые реализовали и продемонстрировали процесс обмена единичными фотонами света между искусственным спутником, находящимся на низкой околоземной орбите, и телескопом одной из наземных обсерваторий. Но этот эксперимент не являлся даже приближением к активным коммуникациям, ведь у спутника не было собственного источника квантов света - лазера. Спутник с помощью зеркала просто отражал фотоны света, излученные наземным лазером.

Теперь, добившись успеха с квантовой телепортацией, группа Антона Цайлингера планирует отправить на околоземную орбиту лазер и установку, которые вместе станут источником фотонов, запутанных на квантовом уровне. Используя эту установку на борту Международной космической станции и аналогичную ей, но находящуюся на поверхности Земли, ученые впервые собираются реализовать двунаправленный оптический квантовый коммуникационный канал, который свяжет МКС с Землей.




Ключевые слова:
Квантовая, Телепортация, Рекорд, Расстояние, Фотон, Свет, Лазер, Запутанность

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Китайские ученые впервые "телепортировали" фотоны с поверхности на околоз ...
  • Установлены новые рекорды дальности квантовой телепортации по оптическому в ...
  • Ученые впервые реализовали квантовую телепортацию между двумя объектами мак ...
  • Китайские ученые-физики телепортировали фотоны на расстояние 100 километров ...
  • Ученые достигли устойчивой квантовой телепортации на расстояние в 16 киломе ...




  • 22 мая 2012 09:34
    #1 Написал: beany85

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1018
    Круть, осталось только увеличить количество запутанных фотоннов.


    --------------------
        
    22 мая 2012 09:54
    #2 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3870
    реализовать двунаправленный оптический квантовый коммуникационный канал

    В этом они столкнутся с проблемой рассеивания света атмосферой. И даже если показатели количества запутанных фотонов останутся на прежнем уровне, то скорость обмена будет равна 605 фотонов(бит)/6.5 часов = 605/23400 = 0,026 бита в секунду. Просто потрясающе!


    --------------------
        
    22 мая 2012 13:32
    #3 Написал: teg1976

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Не пойму, скорость передачи моментальная или всё-таки не больше скорости света?
        
    22 мая 2012 15:09
    #4 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3870
    Цитата: teg1976
    моментальная

    Моментальная, иначе с этим не возились бы так


    --------------------
        
    22 мая 2012 15:40
    #5 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    Цитата: teg1976
    моментальная

    почитай вики, там облом в том, чтобы расшифровать эту моментальную передачу, нужна доп. информация по стандартному каналу, т.е. полезная инфа прийдет не быстрее скорости света. Поправьте меня если что.
        
    22 мая 2012 17:29
    #6 Написал: Demnus

    Публикаций: 0
    Комментариев: 270
    volod, ммм... почти так.
    Только не расшифровка, а сигнал о факте наличия передачи.
    Т.е. по стандартному каналу может быть отправлен один бит информации, а терабайты по квантовому. Это сравнимо с перевозкой Блюреев вагонами поезда. ^^ Поезд идет медленно, зато доставляет сразу много.
    Однако проблема в том, что один кубит информации = одному запутанному фотону. Чтоб за одну транзакцию передать гигабайт надо иметь кажется по 8 796 093 022 208 запутанных фотонов с каждой из сторон. А такая система теряет свою стабильность почти моментально, так как стабильность всей системы зависит от каждого элемента, а даже один запутанный электрон меняет свое состояние слишком быстро(какие-то доли секунды, максимум секунды, и это при криогенных температурах). А чтоб передать данные нужно чтоб система сохраняла стабильность, и свое состояние в течении того времени пока сигнал о передаче идет традиционным путем. Собственно это и накладывает ограничение на расстояние на которое ведется квантовая передача. Чисто теоретически, никаких других ограничений на расстояние при квантовой передаче данных нет.
        
    22 мая 2012 22:40
    #7 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3870
    Цитата: volod
    Поправьте меня если что.

    Попробую поправить, Demnus пытался пояснить, но сложно, надо проще, воспользуемся "бритвой Оккама".

    Вообразите себе две коробки, как только в одну из них что-либо кладется, оно тут же моментально и без задержки появляется во второй коробке.

    Это весьма грубая трактовка свойств запутанных фотонов.

    Дальше, одну коробку вы оставляете у себя, а вторую - отправляете автобусом, поездом, самолетом или космическим кораблем кому-нибудь куда-нибудь к черту на кулички.

    И в тот момент, когда эта коробка передается в руки получателя, вы кладете в свою что-нибудь, и оно тут же появляется у получателя.

    Т.е. передача осуществляется моментально, несмотря на то, что сама коробка могла ехать к пункту назначения сколь угодно долго.

    Вот как-то так. Расшифрую, если кто не понял. Коробки - это запутанные фотоны, вещи, которые в них кладутся и которые волшебным образом появляются в других коробках - это квантовое состояние фотонов. А автобус, поезд, самолет или космический корабль - это обычная оптическая среда передачи - оптоволокно, в случаях китайских и австрийского эксперимента.


    --------------------
        
    22 мая 2012 23:15
    #8 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    Например мы запустили космическую станцию к ближайшей звезде. С момента отправки с земли со станцией ведется двусторонний непрерывный обмен лазерными лучами с запутанными фотонами. Т.е. такая схема позволит постоянно вести мгновенный обмен информацией между землей и станцией, если запутанные фотоны смогут храниться достаточно долго, например 10лет для связи на 10 световых лет?
        
    23 мая 2012 04:00
    #9 Написал: Demnus

    Публикаций: 0
    Комментариев: 270
    Мгновенной связи не будет по любому.
    Во первых запутанными фотонами никто не обменивается. Они лежат себе в криогенных установках, у получающей и принимающей стороны, по парно. т.е. из пары запутанных фотонов один находится у передающей, а второй у отправляющей стороны. Всегда, в любом случае, и на любом расстоянии, изменение одного из них приводит к изменению второго, и это происходит моментально в не зависимости от расстояния и наличия между ними преград любого рода, ну или по крайней мере на данный момент нет никакой информации о скорости и проницаемости пространства этим эффектом.
    Луч же нужен для передачи традиционного сигнала.
    Традиционный сигнал нужно отправлять потому, что пока мы не сообщим принимающей стороне, что данные переданы, принимающая сторона получит то - не знаю что, считав состояние фотона на своей стороне - состояние квантовой неопределенности - все возможные состояния одновременно.
    И сигнал должен быть отправлен только после изменения состояния фотона передающей стороны. А считан только после приема этого сигнала. Нельзя договорится отправлять и принимать в определенное время, нельзя послать сигнал заранее, и т.д. никакие "читы" не помогают. Ответ по квантовому каналу будет идти те же 10 лет, на расстоянии 10 световых лет. Почему и как обойти это правило, никто не знает.
        
    23 мая 2012 11:22
    #10 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3870
    volod
    Вы правильно уловили суть идеи квантовой телепортации.


    --------------------
        
    23 мая 2012 14:58
    #11 Написал: nobolu

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    FomaNeverujuwij,
    Demnus,
    И зачем, вы рушите веру человека в "чудо". Я вот когда-то верил что квантовая телепортация мгновенна, а потом узнал как дела обстоят на-самом деле. Прошли годы, но мне всё равно кажется, что есть вещи которых лучше не знать и это одна из них.
        
    23 мая 2012 16:24
    #12 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    nobolu, я и так узнал об ограничении вместе с новостью о квантовой "телепортации", просто уточнял все ли правильно понял.
        
    23 мая 2012 17:47
    #13 Написал: flandger

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Demnus, во-первых, данные передают не просто так, а какими-то пакетами, пакеты данных имеют служебную информацию,и так как посылки в большинстве случаев фиксированы по длине(количеству бит), то факт окончания передачи становится известен принимающей стороны без какого-либо уведомления от передающей.
    Во-вторых, никто не мешает завести ещё один фотон, взведение которого будет означать конец передачи.

    Следуя вашей логике, мы должны сейчас идти отправлять телеграммы с текстом: "Эй, мужик,посмотри, я тебе на мыло отправил письмо!".

    PS: Не стоит рассуждать о том, о чём не имеешь представления. Ей богу, после написания мной протокола передачи данных для микроконтроллера, ваш пост просто умиляет.
        
    23 мая 2012 19:08
    #14 Написал: Demnus

    Публикаций: 0
    Комментариев: 270
    Оу, а вы умиляете меня, своими познаниями в квантовой физике. При том, что я пишу общеизвестные факты, доступные любому обывателю из научно популярных источников. ^^ Например Вики.

    И не надо человеку с высшим образованием "Инженера информационных систем" рассказывать как передаются данные в сети. ^^

    И да следуя логике, только не моей, а квантовой физики, НАДО отправлять данные почтой, о том что вы отправили по квантовому каналу данные. Только не сейчас, а после того, как отправите эти данные. В противном случае не произойдет схлопывания волновой функции, и вы не будете знать в каком же из всех своих состояний находится ваш фотон.(2,3, 10 мильен и т.д.) Так уж это работает. В соответствии с Общей Теорией Относительности Эйнштейна, ни что, включая информацию, не может двигаться быстрее скорости света в пространстве. И никакая волшебная квантовая телепортация не нарушает этот закон. И если вы заведете еще один фотон для обозначения конца передачи, вам все равно НАДО сообщить по обычному каналлу, что и этот фотон изменился, иначе он будет находится в состоянии гиперпозиции всех своих состояний т.е. одновременно будет означать, что передача закончилась и еще нет.

    PS: Взаимно. ^^
        
    23 мая 2012 19:29
    #15 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    Цитата: Demnus
    В соответствии с Общей Теорией Относительности Эйнштейна, ни что, включая информацию
    разве Энштейн говорил о скорости передачи информации? Наверное просто о любом физическом носителе.
        
    23 мая 2012 19:51
    #16 Написал: Demnus

    Публикаций: 0
    Комментариев: 270
    Он говорил о том, что информация не является субстанцией как таковой сама по себе, а лишь представлением человека, или системы способной к восприятию информации, о форме и содержании материи. И может быть выражена только на материальном носителе, а следовательно на нее распространяются все ограничения, которые свойственны всем материальным носителям и средам.
        
    25 мая 2012 08:04
    #17 Написал: TheUniverseOfDeath

    Публикаций: 0
    Комментариев: 153
    Demnus,
    Можно осуществить миллион итераций передачи квантовой информации, после сего послать по классическому каналу информацию, схлопывающую волновую функцию последней передачи. В ней будет содержаться информация о предыдущей передаче и т.д.

    Получится эффект матрёшки, который схлопнет весь стек и даст однозначно определить содержание каждого квантового сообщения.
        
    25 мая 2012 17:29
    #18 Написал: nobolu

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Сколько вкусного корма, а кормиться некому.
        
    25 мая 2012 20:47
    #19 Написал: flandger

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Demnus, забавно, по поводу схлопывания волновой функции не задумывался. Спасибо что просветили. Но всё же думаю обойдут эту проблему, потому как сейчас известно не мало случаев, когда проблемы решались методами самих "проблем".
        
    27 мая 2012 13:13
    #20 Написал: Demnus

    Публикаций: 0
    Комментариев: 270
    TheUniverseOfDeath,
    Согласен, вероятно это сработает, но ведь это не решает ничего вообще.
    Не буду утверждать наверняка, но мне кажется, что чтобы передать миллион итераций, нужен миллион фотонов. Потому, что все же сама телепортация осуществляется таки мгновенно. И данных переданных в предыдущей итерации по идее там уже не будет. Также как если в одну ячейку памяти писать данные потоком, а потом попытаться их считать оттуда. Вернется только одно последнее значение.
    Чтоб передать много, нужно столько памяти, сколько нужно чтоб поместить туда всю переданную информацию, а сигналы об операциях передач, это тоже информация, которая только раздувает объемы передаваемых данных, по типу если оправлять один бит информации и на него еще один бит данных о передаче.
    Вполне достаточно передать только все биты информации сколько бы это ни было, и потом сказать, что передача завершена для всех и все.
    Это даже не решает вопроса стабильности, так как данных стало больше, значит стало больше нестабильных элементов и все.
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.