Bild: Timm Weitkamp/Wikimedia Commons
Die Menschheit entwickelt sich schnell zu einem Ort, wo die news klingt furchtbar viel wie science-fiction. In der Tat, gestern, chinesische Wissenschaftler berichteten, dass Sie “teleportiert” ein photon, das über Hunderte von Meilen mit einem “Quanten-Sat.” Aber das ist nicht Star Trek. Es ist die Reale Welt.
Was passiert, bedeuten, es ist viel weniger aufregend, als Star Trek-Stil teleportation, leider. Aber es ist immer noch sehr cool, versprochen!
Diese “Quanten-teleportation” nicht tatsächlich um Teleportation einen realen Objekt werden—es ist nicht wirklich teleportation überhaupt. Die Wissenschaftler tatsächlich das senden von Informationen über ein Teilchen von Licht in einer Weise, die nur zugegriffen werden kann, durch zwei Beobachter. Dies könnte von großer Tragweite für die Zukunft des computing—es wäre eine unglaubliche Daten-Verschlüsselung. Aber Verschlüsselung, die mit dieser Technologie ist noch ziemlich weit Weg.
Trotzdem, schreiben die Forscher in Ihrer neuen Papier, “Diese Arbeit stellt die erste Boden-zu-Satelliten-up-link für treue und ultra-long-distance quantum teleportation, ein wesentlicher Schritt in Richtung der weltweiten Quanten-internet.” Lassen Sie uns gehen Sie durch, was das bedeutet.
Letzten Sommer hat China einen Satelliten entwickelt, Micius genannt, dient zum testen der Kommunikation basiert auf den Prinzipien der Quantenmechanik über große Entfernungen. Sie veröffentlicht Ihre ersten Ergebnisse im vergangenen Monat, die belegen, dass Sie “sich verwickeln” Partikel, die sich über Rekord-Entfernungen—Hunderte von Kilometern.
Experiment Mit Chinesischen Satelliten Zeigt Quantenseltsamkeit Über Rekord-Entfernungen
Quantenmechanik ist seltsam, wie die Hölle, wo die Regeln der Welt, die Sie erleben, nicht gelten. Auch…
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Verschränkung ist eine Konsequenz der Tatsache, dass in der Quantenphysik die wissenschaftliche Theorie über die kleinsten Teilchen, kann der Mensch nicht bestimmen Photonen ” genau die Eigenschaften, bis Sie Sie betrachten. Vorher machen wir eine Beobachtung eines Teilchens, können wir nur Wahrscheinlichkeiten beschreiben, was das Teilchen Aussehen könnte. Ich werde nur stehlen, eine Analogie, die ich gestern verwendet haben, in denen Photonen sind Bälle, und Ihre Farben (rot oder grün) sind Analog zu Ihren Eigenschaften.
Als ein Beispiel, sagen wir, es sind zwei Taschen, und jeder hat zwei Kugeln, rot oder grün. Geben Sie eine Tasche zu Ihrem Freund. Die Quantenmechanik gibt nur Wahrscheinlichkeiten, dass Sie Ihre Tasche enthält entweder ball Farbe, und das ist alles, was Sie wissen vor der Beobachtung. An menschlichen Maßstäben, jeder Beutel enthält bereits eine rote oder grüne Kugel.
Aber, weil unsere Kugeln sind Photonen, verstricken Sie sich:
Die Quantenmechanik sagt, dass beide Kugeln sind rot und grün gleichzeitig—bis Sie Aussehen. Das ist seltsam auf Ihre eigene, aber es kam noch schlimmer. Wenn Sie an Ihrem ball, den anderen ball nimmt automatisch auf die andere Farbe.
Was die Chinesen satellite Tat, war die Verwendung von Laser und Kristalle zu geben Lichtteilchen mit einem der beiden verfügbaren Eigenschaften, in diesem Fall, Polarisation Staaten, verwickeln Sie, und trennen Sie Sie zwischen 500 und 1400 Kilometer, oder 310 870 Meilen. Im wesentlichen bereiteten Sie die zwei Taschen mit den roten/grünen Kugeln.
Sobald die Forscher haben diese verschränkten Teilchen über eine Strecke, die Sie nutzen können, Ihren link zu senden, Geheimnisse zwischen den bag-Halter, das ist es, was Ihr neuer Papier, geschrieben auf dem Physik arXiv preprint-server, behauptet, das getan zu haben.
So, hier ist eine vereinfachte version der Quanten-teleportation. Lassen Sie uns sagen, Sie nehmen Sie eine rote und eine grüne Kugel, legen Sie Sie nach dem Zufallsprinzip in eine von zwei Taschen, hand-und eines für eine person auf dem Boden, und die anderen zu einer person, bei der Sat. Aber auf dem Boden, es gibt einen zweiten Beutel, mit anderen grünen ball, der die Leute auf den Boden wollen, um zu “teleportieren” zu den Satelliten, ohne dass jemand anderes zu wissen, es war grün. Quanten-teleportation, sagt, dass, mit den verschränkten link bereits eingerichtet, die Leute am Boden haben, nur öffnen Sie beide Ihre Taschen, dann rufen Sie den Satellit auf dem Handy und sagen, entweder “gleich” oder “Verschieden” ist. Wenn der Boden Betrachter öffnet beide Taschen und sieht beide Kugeln sind grün, Sie können nur sagen, “dasselbe” zu den Satelliten. Der Satellit wird dann offen seine verschränkten Tasche, die hat einen roten ball, was bedeutet, muss der Boden gehabt haben, den grünen ball in die verschränkten Tasche, und das bedeutet, dass die geheime ball hatte, grün zu sein.
Also, der Staat des geheimen ball ist “teleportiert” zu den Satelliten.
Dies ist eine starke Vereinfachung, aber kommt der wichtigste Punkt, dass nur die Informationen und nicht die Partikel selbst, teleportiert wird, ohne es jemandem zu erzählen, was in der geheimen Tasche. Und es erfordert noch einige nicht-Quanten-Kommunikation—der Austausch eines geheimen one-time-key. Wissenschaftler getan haben, diese Art von “teleportation” vor über fiber-optic-Kabel, aber das ist die weiteste Distanz und das erste mal getan worden ist, von der Erde zu einem Satelliten, als vielmehr zwischen Orten auf der Erde.
Matthäus Leifer, Physiker von der Chapman University, half mir mit dem ball Analogie, nicht wohl fühlen im Gespräch mit den Besonderheiten des Experiments, wie ein theoretischer Physiker, sagte aber: “Wenn es Ihr Ziel ist, erstellen Sie eine Art von Quanten-Kryptographie Netzwerk, dann mit einem [quantum Sat] zu tun, wäre es ein bedeutender Schritt vorwärts.” Das heißt, wenn Sie wollten, senden Sie verschlüsselte Daten über ein Satelliten-Netzwerk wie dieses, und wenn das, was das team sagt, dass Sie getan haben, ist richtig, dann wäre es ein bedeutender Fortschritt.
Leifer wies darauf hin, dass die treue—die Qualität des empfangenen signal—nicht so hoch war wie in den Boden-basierte Experimente. Und für die Millionen von Photonen schickten die Forscher nur bestätigt, deren Ergebnisse im 911 Fällen. nach einer MIT-Technology-Review Geschichte auf das Papier. Auf top von, dass, das Papier wurde nicht peer-review durch andere Wissenschaftler, so ist es wichtig, nicht zu nehmen Sie Ihre Schlussfolgerungen mit ein wenig Vorsicht, falls sich etwas ändert, wenn eine Zeitschrift das Letzte Manuskript.
Noch, senden Quanten-verschlüsselte Daten wäre spannend für jeden der hofft das einrichten einer Satelliten-Netzwerk basiert auf diesem Prinzip.
[arXiv]