Teleportation Milestone Opnået

{h1}

Forskere er kommet lidt tættere på at opnå "star trek" feat af teleportation.

Forskere er kommet lidt tættere på at opnå "Star Trek" feat af teleportation. Ingen er galaksehopping eller endda beaming folk rundt, men for første gang er information blevet teleporteret mellem to separate atomer på tværs af en meter - om et værft.

Dette er en vigtig milepæl på et felt kendt som kvantinformationsbehandling, sagde Christopher Monroe fra Joint Quantum Institute ved University of Maryland, som ledede indsatsen.

Teleportation er en af ​​naturens mest mystiske transportformer: Kvantuminformation, som f.eks. En partys spin eller polariseringen af ​​en foton, overføres fra et sted til et andet uden at rejse gennem et fysisk medium. Det er tidligere blevet opnået mellem fotoner (en enhed eller kvantum af elektromagnetisk stråling, såsom lys) over meget store afstande mellem fotoner og ensembler af atomer og mellem to nærliggende atomer gennem en tredie mellemliggende handling.

Ingen af ​​disse giver imidlertid et muligt middel til at holde og styre kvantinformation over lange afstande.

Nu har JQI-holdet sammen med kolleger ved University of Michigan lykkedes at teleportere en kvantestatistik direkte fra et atom til et andet over en meter. Denne evne er nødvendig for brugbare kvanteinformationssystemer, fordi de vil kræve hukommelsesopbevaring ved både sende- og modtagende ender af transmissionen.

I jan. 23 udgave af tidsskriftet Videnskab, forskerne rapporterer, at ved hjælp af deres protokol kan atom-til-atom teleporteret information genoprettes med perfekt nøjagtighed omkring 90 procent af tiden - og denne figur kan forbedres.

"Vores system har potentialet til at danne grundlaget for en storskala 'quantum repeater', der kan netværkskvantminner over store afstande, siger Monroe. "Desuden kan vores metoder bruges i forbindelse med quantum bit operationer til at skabe en nøglekomponent, der er nødvendig til kvant beregning."

En kvantecomputer kunne udføre visse opgaver, såsom krypteringsrelaterede beregninger og søgninger af gigantiske databaser, betydeligt hurtigere end konventionelle maskiner. Arbejdet med at udforme en arbejdsmodel er et spørgsmål om intens interesse over hele verden.

Teleportation og entanglement

Fysiker Richard Feynman er citeret som at have sagt, at "hvis du tror du forstår kvantemekanik, forstår du ikke kvantemekanik." Eller nogle gange er han citeret således: "Jeg tror jeg kan trygt sige, at ingen forstår kvantemekanik."

Ikke desto mindre er her, hvordan University of Maryland beskriver Monroe's arbejde.

Teleportation virker på grund af et bemærkelsesværdigt kvantefænomen, der kaldes entanglement, som kun forekommer på atom- og subatomisk skala. Når to ting er sat i en sammenklemt tilstand, er deres egenskaber uløseligt forbundet. Selv om disse egenskaber i sig selv er uvidende, indtil en måling er foretaget, måles enten et af genstande øjeblikkeligt bestemmer den anden persons egenskaber, uanset hvor langt de er fra hinanden.

JQI-holdet gik ud på at forkaste kvantetilstandene for to individuelle ytterbiumioner, således at informationer, der er indført i en tilstands tilstand, kunne teleporteres til den anden. Hver ion blev isoleret i en separat højvakuumfælde, suspenderet i et usynligt bur af elektromagnetiske felter og omgivet af metalelektroder.

Forskerne identificerede to ioner, der let kan mærkes (lavest energi) af de ioner, der ville tjene som de alternative "bit" -værdier af en atomkvantumbit eller qubit.
Konventionelle elektroniske bits (kort for binære cifre), som dem i en pc, er altid i et af to tilstande: fra eller til, 0 eller 1, høj eller lav spænding osv. Quantum bits kan dog være i nogle kombination, kaldet en "superposition" af begge stater på samme tid som en mønt, der samtidig er hoveder og haler - indtil en måling er lavet. Det er dette fænomen, der giver kvanteberegning sin ekstraordinære kraft.

Laserpuls initierer proces

Ved starten af ​​forsøgsprocessen initialiseres hver ion (betegnet A og B) i en given jordtilstand.

Derefter bestråles ion A med en specielt skræddersyet mikrobølgeudspring fra en af ​​sine elektroder, hvor ionet placeres i en ønsket overlejring af de to qubit-stater - i virkeligheden "skriver" i "hukommelsen" de oplysninger, der skal teleporteres.

Umiddelbart derefter bliver begge ioner ophidset med en picosekund (en trillionth sekund) laserpuls. Pulsvarigheden er så kort, at hver ion kun udsender en enkelt foton, da den kaster den energi, der opnås af laseren, og falder tilbage til den ene eller den anden af ​​de to qubit-jordtilstande.

Afhængigt af hvilken den falder ind, udsender ionet en af ​​to slags fotoner med lidt forskellige bølgelængder (betegnet rød og blå), der svarer til de to atomkvittestater. Det er forholdet mellem de fotoner, der i sidste ende vil give det signal, som entanglement har fundet sted.

Beamsplitter møder

Hver emitteret foton er fanget af en linse, der føres til en separat streng af fiberoptisk kabel og bæres til en 50-50 stråleplitter, hvor det er lige så sandsynligt, at fotonet kan passere lige gennem splitteren eller afspejles. På begge sider af bjælkerplitteren er detektorer der kan registrere ankomsten af ​​en enkelt foton.

Før det når stråleplitteren, er hver foton i en uigenkaldelig superposition af stater. Efter at have ramt bjælkerplitteren, tager hver især specifikke egenskaber.

Som følge heraf er der for hver par fotoner fire farvekombinationer - blåblå, rød-rød, blå-rød og rødblå - samt en af ​​to polarisationer: vandret eller lodret. I næsten alle disse variationer afbryder fotonen enten hinanden eller begge ender i samme detektor. Men der er en - og kun en - kombination, hvor begge detektorer registrerer en foton på nøjagtig samme tid.

I det tilfælde er det imidlertid fysisk umuligt at fortælle hvilken ion produceret hvilken foton, fordi det ikke kan være kendt, om fotonet, der ankommer til en detektor, passerer gennem stråleplitteren eller blev reflekteret af det.

Takket være kvantemekanikernes ejendommelige love udvikler denne iboende usikkerhed ionerne i en sammenblandet tilstand. Det vil sige, at hver ion er i en overlejring af de to mulige qubit-stater. Samtidig påvisning af fotoner på detektorerne forekommer ikke ofte, så laserstimulerings- og fotonemissionsprocessen skal gentages mange tusinde gange per sekund. Men når der kommer et foton i hver detektor, er det en entydig underskrift af indvinding mellem ionerne.

Når en forankret tilstand er identificeret, tager videnskabsmændene øjeblikkeligt en måling af ion A. Målingens handling tvinger den ud af overlejring og i en bestemt tilstand: en af ​​de to qubit-stater.

Men fordi ion A's tilstand er irreversibelt bundet til ion B'er, tvinger målingen også B til komplementær tilstand. Afhængigt af hvilken tilstand ion A findes i, ved forskerne nu præcist, hvilken slags mikrobølgepuls der skal anvendes på ion B for at genoprette de nøjagtige oplysninger, der var blevet skrevet til ion A ved den oprindelige mikrobølgesprængning. At gøre det resulterer i den nøjagtige teleportation af oplysningerne.

Teleportation vs anden kommunikation

Hvad der skelner fra dette resultat som teleportation, snarere end nogen anden form for kommunikation, er, at ingen oplysninger om den oprindelige hukommelse faktisk overgår mellem ion A og ion B. I stedet forsvinder oplysningerne, når ion A måles og vises igen, når mikrobølgeimpulsen er påført ion B.

"Et særligt attraktivt aspekt ved vores metode er, at den kombinerer de unikke fordele ved både fotoner og atomer," siger Monroe. "Fotoner er ideelle til at overføre information hurtigt over lange afstande, mens atomer tilbyder et værdifuldt medium til langlivet kvantehukommelse... Også teleportationen af ​​kvanteinformation på denne måde kunne danne grundlag for en ny type kvanteinternet, der kunne overgå nogen konventionelle type klassisk netværk til bestemte opgaver. "

Arbejdet blev støttet af programmet Intelligence Advanced Research Project Activity under US Army Research Office kontrakt, National Science Foundation (NSF) Fysik ved Information Frontier Programmet og NSF Fysik Frontier Center ved Joint Quantum Institute.

  • Er tid rejse muligt?
  • Video - Virtual Out-of-Body Experience
  • Top 10 Mad Scientists


Video Supplement: .




Forskning


Hvordan Space Wars Vil Fungere
Hvordan Space Wars Vil Fungere

Hvad Hvis Alle På Jorden Havde Let Adgang Til Rent Vand?
Hvad Hvis Alle På Jorden Havde Let Adgang Til Rent Vand?

Videnskab Nyheder


35 Gamle Pyramider Opdaget I Sudan Necropolis
35 Gamle Pyramider Opdaget I Sudan Necropolis

6.500-Årigt 'Noah' Skeleton Opdaget I Museum Kælder
6.500-Årigt 'Noah' Skeleton Opdaget I Museum Kælder

Hvornår Vil Livet På Jorden Ende?
Hvornår Vil Livet På Jorden Ende?

Midlertidig Hjerteskade Kan Forklare Maratondødsfald
Midlertidig Hjerteskade Kan Forklare Maratondødsfald

Hvorfor Kinesiske 'Tiger Moms' Styrer Så
Hvorfor Kinesiske 'Tiger Moms' Styrer Så


DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com