Китайские ученые телепортация: Китайские физики провели первую межконтинентальную «телепортацию»

Китайские ученые освоили телепортацию — ТРК Звезда Новости, 16.06.2017

Китайские ученые освоили телепортацию — ТРК Звезда Новости, 16.06.2017

Читать далее

читайте ниже следующую новость

/news/next/?referer=/news/201706161343-8bcx. htm&date=2017-06-16 13:43:00

Предлагаем посмотреть эту страницу на версии сайта для мобильных устройств.

https://mcdn.tvzvezda.ru/storage/old-images/news/vstrane_i_mire/content/201706161343-8bcx.htm/1.jpg

None

Китайские ученые осуществили квантовую телепортацию на 16 километров

21:31 / 20 мая, 2010

Китайские ученые осуществили квантовую телепортацию на 16 километров

21:31 / 20 мая, 20102010-05-20T21:31:53+04:00

Alexander Antipov

Китайские ученые говорят, что в будущем на основе концепции квантовой телепортации можно будет создавать дешевые и очень скоростные системы связи, которым не потребуются традиционные сигналы.

Китайские физики смогли успешно передать информацию между двумя фотонами на рекордно большое расстояние. Им удалось транспортировать данные без каких-либо проводов и иных линий связи на 16 километров. Прежде рекорд для систем квантовой телепортации не превышал нескольких сотен метров. Китайские ученые говорят, что в будущем на основе концепции квантовой телепортации можно будет создавать дешевые и очень скоростные системы связи, которым не потребуются традиционные сигналы.

Стоит пояснить, что квантовая телепортация представляет собой такую систему, когда два фотона света или два иона вещества выравниваются таким образом, что изменения в одном мгновенно провоцируют изменения в другом, причем между двумя частицами может быть довольно большое расстояние.

В предыдущих экспериментах фотоны были связаны между собой посредством волоконно-оптического кабеля, длиной несколько сотен метров. Сейчас же пара фотонов была выравнена таким образом, что их удалось связать даже на расстоянии 16 км без наличия кабеля. Между тем, частицы полностью сохраняли заданный спин, поляризацию и иные показатели.

Мир сходит с ума и грянет киберапокалипсис. Подпишись на наш Телеграм канал, чтобы узнать первым, как выжить в цифровом кошмаре!

Поделиться новостью:

Новости по теме

Второй RedLine: Positive Technologies предупреждает российские компании о набирающем популярность вредоносном ПО BlueFox

Данные пользователей образовательной платформы университета «Иннополис» оказались в открытом доступе

Фрилансеры из Северной Кореи финансируют ядерную программу страны

Министерство здравоохранения США предупреждает о непрекращающихся атаках кибервымогателей Royal

Самоизоляция не поможет: компьютерный COVID достанет даже защищенных пользователей

Северокорейские хакеры не гнушаются использовать трагедии в своих целях

WhatsApp запускает цифровые аватары

Браузер для Android раскрывает историю посещений

Кибервымогатели получили доступ к данным 623 000 пациентов CommonSpirit Health

Подпишитесь на email рассылку

Подпишитесь на получение последних материалов по безопасности от SecurityLab. ru —
новости, статьи, обзоры уязвимостей и мнения аналитиков.

Ежедневный выпуск от SecurityLab.Ru

Еженедельный выпуск от SecurityLab.Ru

Нажимая на кнопку, я принимаю условия соглашения.

Китайская телепортация данных в космос — «глубокий» подвиг

• Новый китайский эксперимент показывает, что квантовая телепортация работает между землей и космосом.
• Эксперимент проводился с использованием квантового исследовательского спутника под названием Micius, который Китай запустил в 2016 году.
• Он работал на расстоянии 870 миль (1400 километров), что во много раз превышает предыдущий рекорд телепортации.
• Квантовый физик говорит, что эксперимент является «глубоким» в том смысле, что он может помочь создать сверхбезопасный и сверхбыстрый квантовый интернет.
• Посетите домашнюю страницу Business Insider, чтобы узнать больше.

LoadingЧто-то загружается.

Спасибо за регистрацию!

Получайте доступ к своим любимым темам в персонализированной ленте, пока вы в пути.

В начале июля ученые из Китая показали, что они использовали «жуткое» свойство Вселенной, чтобы впервые осуществить телепортацию между землей и космосом.

Ни люди, ни вещи не были телепортированы, только свойства фотонов — или частиц света — с использованием физической теории, называемой квантовой механикой. Эксперимент был доказательством концепции.

Но это не должно умалять важности подвига: этот эксперимент по квантовой телепортации работал на расстоянии до 870 миль (1400 километров), что примерно в восемь раз превышает предыдущий рекорд. Более того, по мнению по крайней мере одного исследователя, возможность телепортироваться на спутники представляет собой огромный скачок в развитии технологий, способных изменить современный мир.

Дж. К. Симус Дэвис, физик из Корнельского университета, изучающий квантовую механику, сказал, что последнее исследование было «глубоким», поскольку оно продемонстрировало основу полностью «квантового интернета» — технологии, которая, вероятно, сделает нашу всемирную паутину устаревшей.

«Такой интернет будет гораздо более мощным с точки зрения скорости и гораздо более безопасным с точки зрения невозможности доступа к личной информации», — сказал Дэвис Business Insider. «Невозможно подслушать, не зная, что это произошло».

Тридцать два исследователя из академических учреждений Китая 4 июля разместили проект последнего исследования на Arxiv, сервере препринтов для научных работ. Хотя ученые еще не рецензировали новое исследование, оно следует за похожим исследованием, опубликованным 15 июня в журнале Science, в котором использовался тот же спутник квантовой телепортации под названием Micius.

Дэвис не мог сказать, когда появится квантовый интернет и каковы будут его точные последствия. Но он считает, что влияние будет огромным, хотя его развитие может напоминать появление интернета в 19-м веке.80-е годы.

Этот момент изначально был отмечен любопытством и, в некоторых случаях, амбивалентностью. Однако рождение Интернета привело к десятилетнему периоду крайних разрушений и инноваций, а также к изменению современного мира. Публичный и полностью квантовый интернет может спровоцировать нечто подобное.

«Квантовые физики могут предвидеть это: квантовый интернет, квантовые информационные технологии, квантовые вычисления, квантовая криптография», — сказал Дэвис, который не участвовал в исследовании. «Они только сейчас появляются на горизонте, и через 30-50 лет они будут доминировать в том, как устроен мир. Вот почему я нахожу эту статью такой поразительной».

Использование призрачности квантовой телепортации

В 1992 году исследователи доказали, что телепортация работает, по крайней мере математически, а затем впервые продемонстрировали это в лаборатории в 1998 году с использованием фотонов. С тех пор ученые всего мира воспроизводят и развивают эту работу.

Квантовая телепортация не похожа на версию телепортации из «Звездного пути», где человека сканируют и собирают где-то еще во вселенной. Вместо этого он включает в себя «запутывание» двух крошечных частиц, их разделение и сохранение их достаточной стабильности, чтобы они оставались связанными друг с другом.

Запутывание связывает определенные состояния частиц, такие как вращение или поляризация, но запирает знание об этих состояниях в темной и причудливой ситуации, называемой «суперпозицией». При запутывании состояние частицы считается, например, верхним, нижним или обоими.

«Это странная ситуация — такая же странная, как если бы вы могли иметь живого кота и мертвого кота одновременно», — сказал Дэвис.

Роберт Коуз-Бейкер/Flickr Creative Commons

Тем не менее, когда одну из частиц измеряют напрямую (или слишком сильно толкают), ее состояние становится известным, а другая частица мгновенно показывает противоположное состояние. Как будто две частицы — это одна и та же частица, находящаяся в одном и том же месте и в одно и то же время, независимо от того, насколько далеко они друг от друга — они каким-то образом «телепортируют» свои скрытые состояния быстрее скорости света.

Альберт Эйнштейн назвал этот эффект «жутким действием на расстоянии», главным образом для того, чтобы предположить, что он считал эту идею абсурдной.

«Эйнштейн не мог этого принять, — сказал Дэвис. «По сути, он ушел в могилу, не приняв это как факт, но теперь миллионы раз было показано, что это работает».

Как и почему фотоны, атомы и другие частицы могут быть запутаны и квантово-телепортировать свои состояния друг к другу, не имеет смысла в контексте нашей повседневной жизни. В крошечных масштабах Вселенная, кажется, играет по другим правилам, многие из которых парадоксальны и не поддаются здравому смыслу. Например, в некоторых квантово-механических сценариях следствие не всегда следует за причиной; следствие может фактически произойти до того, как возникнет его причина. («Я этого не выдумывал», — сказал Дэвис.)

Дэвис добавил, что никого нельзя обвинить в том, что он запутался в квантовой механике, поскольку «мы не эволюционировали, чтобы понять» теорию и ее противоречивые ответвления.

«Но математика, предсказания, сделанные в 1920-х годах, оказались верными», — сказал он. «Это самая успешная научная теория человечества».

Однако за все эти десятилетия математики и экспериментов никому так и не удалось телепортироваться с земли на орбиту — во всяком случае, до сих пор. И Дэвис подозревает, что это меняет правила игры.

Зачем и как телепортироваться в космос

Волоконно-оптический кабель.

Шаттерсток

Причина, по которой кому-то захочется телепортироваться в космос, заключается в том, что обычный способ разделения запутанных фотонов с помощью волоконно-оптических кабелей, на который частично опирается Интернет, проблематичен.

Прокладка оптоволоконных кабелей стоит дорого и занимает много времени. Чем длиннее кабель, тем больше в нем потерь и тем выше вероятность того, что запутывание будет разрушено. Даже лазерное излучение запутанных фотонов через воздух не работает после определенного расстояния; атмосферные возмущения толкают и разрушают запутанность.

Спутник квантовой телепортации Micius выведен на орбиту 16 августа 2016 года.

Китайская академия наук

«Многообещающим решением этой проблемы является использование спутниковой платформы и космической связи», поскольку космос в основном пуст и с меньшей вероятностью запутывается, пишут авторы. «Эта работа устанавливает первую восходящую линию связи «земля-спутник» для надежной и сверхдальней квантовой телепортации, что является важным шагом на пути к квантовому интернету глобального масштаба».

Для этого исследователи использовали специальный передатчик под названием Нгари, который находится на тибетском горном хребте. Из-за большой высоты между передатчиком и Micius, который был запущен в 2016 году и оснащен очень чувствительным детектором фотонов, было как можно меньше воздуха. Это значительно повысило шансы запутанных фотонов добраться до космоса в целости и сохранности.

Чтобы запутать фотоны, исследователи направили ультрафиолетовый лазер через специальный кристалл, который создал пары фотонов с противоположными — пока неизвестными — состояниями поляризации. (Поляризация — это то же свойство света, которое поляризованные солнцезащитные очки могут отфильтровывать для улучшения контраста.) При этом они создали объекты, называемые кубитами, или квантово-запутанными битами.

Зеркала затем разделяют лазерный луч и его пары квантово-запутанных фотонов. В ходе эксперимента один фотон оставался на земле, а другой посылался Мициусу со скоростью около 4080 запутанных фотонов в секунду.

Чтобы гарантировать, что спутник будет обнаруживать запутанные фотоны в нужное время, и чтобы сигнал передатчика оставался сильным, инженеры приняли всевозможные меры предосторожности.

Миций, например, тщательно блокировал свет от Луны, отслеживал звезды, чтобы узнать их точное положение на орбите, работал при очень низкой температуре — поскольку теплые объекты излучают инфракрасный свет — и пролетал над головой в одно и то же время каждую ночь. Точные таймеры также помогли синхронизировать устройства, чтобы они могли предсказать, когда каждый фотон, покинувший передатчик, достигнет спутника.

Спутник был в поле зрения передатчика с расстояния 870 миль, когда он был на горизонте, и с расстояния 310 миль, когда он летел прямо над головой.

Схема установки квантовой телепортации, которую использовали исследователи в Китае в 2017 году.

Джи-Ганг Рен и др. /arXiv

За 32 вечера 911 пар фотонов продемонстрировали телепортацию, когда ученые измеряли их состояния. Это может показаться не таким уж большим, особенно из миллионов и миллионов пар, но это прорыв.

«Несложно проверить, что нужно ждать 380 миллиардов лет (в 20 раз больше времени жизни Вселенной), чтобы стать свидетелем одного события» с аналогичной установкой через оптоволоконный кабель, пишут авторы.

Осталась работа

Что не так просто, так это запуск общедоступного квантового интернета.

Хотя было построено несколько небольших квантовых интернетов, они используют волоконно-оптические кабели (не спутники), являются небольшими и, как правило, идут на компромисс в отношении скорости и безопасности при взаимодействии с традиционными компьютерами.

Чтобы глобальный квантовый интернет заработал, Китаю или какой-либо другой организации придется придумать, как повысить точность своих квантово-интернет-сигналов. Точно так же нам потребуются доступные, надежные и, в конечном счете, полезные коммерческие квантовые компьютеры и квантовые маршрутизаторы, чтобы в полной мере воспользоваться преимуществами скорости и безопасности квантового интернета.

Сверхпроводящий кубит, используемый в квантовом компьютере.

Эрик Лусеро/UCSB

Что касается безопасности, то кому-то нужно будет показать, что цепочки из многих кубитов можно надежно отправлять в космос и из космоса для формирования «квантовых ключей». Это уничтожило бы все другие формы шифрования, поскольку они были бы случайным образом сгенерированы природой и, следовательно, не поддаются взлому. (Любая попытка прослушивания квантово-зашифрованных данных разрушит состояние запутанной пары и приведет к выявлению ошибок. )

Дэвис считает, что до того момента, когда все эти технологии сольются, еще много лет. Но если бы это произошло, сказал он, мы все могли бы получить невероятное количество новых преимуществ — помимо улучшения нашего глобального общедоступного Интернета.

«Возьмите то, что мы делаем сейчас, и скажите, что мы просто сделаем это лучше», — сказал он. «Ваш ноутбук работает быстрее. Ваш сезон Netflix загружается за 10 секунд вместо 10 часов. Ваши медицинские записи полны, представлены и защищены в любой медицинской системе мира».

И, что очень важно, «авиакомпании могли бы продавать правильное количество мест на каждом рейсе», — сказал он.

Впервые осуществлена ​​сложная квантовая телепортация

Австрийским и китайским ученым впервые удалось передать трехмерные квантовые состояния (символическое изображение). Предоставлено: ÖAW/Харальд Рич.

Австрийским и китайским ученым впервые удалось телепортировать трехмерные квантовые состояния. Высокоразмерная телепортация может сыграть важную роль в будущих квантовых компьютерах.

Исследователи из Австрийской академии наук и Венского университета экспериментально продемонстрировали то, что ранее было только теоретической возможностью. Вместе с квантовыми физиками из Университета науки и технологий Китая им удалось телепортировать сложные многомерные квантовые состояния. Исследовательские группы сообщают об этом впервые в журнале Physical Review Letters .

В своем исследовании исследователи телепортировали квантовое состояние одного фотона (частицы света) на другой удаленный объект. Раньше передавались только двухуровневые состояния («кубиты»), т. е. информация со значениями «0» или «1». Однако ученым удалось телепортировать трехуровневое состояние, так называемый «кутрит». В квантовой физике, в отличие от классической компьютерной науки, «0» и «1» не являются «или-или» — возможно и то, и другое одновременно, или что-то среднее между ними. Австрийско-китайская команда продемонстрировала это на практике с третьей возможностью «2».

Новый экспериментальный метод

С 1990-х годов известно, что многомерная квантовая телепортация теоретически возможна. Однако: «Сначала нам нужно было разработать экспериментальный метод реализации высокоразмерной телепортации, а также разработать необходимую технологию», — говорит Мануэль Эрхард из Венского института квантовой оптики и квантовой информации Австрийской академии наук.

Квантовое состояние, которое необходимо телепортировать, закодировано в возможных путях, которые может пройти фотон. Эти пути можно представить как три оптических волокна. Самое интересное, что в квантовой физике один фотон также может находиться во всех трех оптических волокнах одновременно. Чтобы телепортировать это трехмерное квантовое состояние, исследователи использовали новый экспериментальный метод. Ядром квантовой телепортации является так называемое измерение Белла. Он основан на многопортовом светоделителе, который направляет фотоны через несколько входов и выходов и соединяет все оптические волокна вместе. Кроме того, ученые использовали вспомогательные фотоны — они также направляются в множественный светоделитель и могут мешать другим фотонам.

Благодаря грамотному выбору определенных интерференционных картин квантовая информация может быть передана другому фотону, находящемуся далеко от входного фотона, без физического взаимодействия между ними. Как подчеркивает Эрхард, экспериментальная концепция не ограничивается тремя измерениями, но в принципе может быть расширена до любого количества измерений.

Более высокая информационная емкость для квантовых компьютеров

Благодаря этому международная исследовательская группа также сделала важный шаг к практическим приложениям, таким как будущий квантовый интернет, поскольку квантовые системы большой размерности могут передавать большие объемы информации, чем кубиты. «Этот результат может помочь соединить квантовые компьютеры с информационными возможностями за пределами кубитов», — говорит Антон Цайлингер, квантовый физик из Австрийской академии наук и Венского университета, об инновационном потенциале нового метода.