Des expériences de téléportation quantique ont été réalisées avec succès en Chine et au Canada

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Des expériences de téléportation quantique sur une distance de plus de huit kilomètres ont été réalisées avec succès en Chine et au Canada. Ces expériences dans la ville ont été réalisées indépendamment par des scientifiques des deux pays.

Selon le South China Morning Post, auparavant, de telles expériences étaient réalisées uniquement en laboratoire. La téléportation quantique est la transmission à distance d'un état quantique de la matière, détruit au point de départ puis recréé au point de réception sans transfert direct de la particule elle-même.

Une équipe de chercheurs de l'Université des sciences et technologies de Chine a téléporté des photons sur une distance de 12,5 km dans la ville de Hefei (province chinoise d'Anhui, dans l'est de la Chine). Pour cela, des réseaux de fibres optiques conventionnels ont été utilisés.

Des scientifiques canadiens ont mené une expérience similaire dans la ville de Calgary (sud-ouest de l'Alberta), à une distance de 8,2 km.

Les spécialistes des deux pays ont utilisé des approches différentes. Les Chinois ne téléportaient que deux photons par heure via leur canal, mais avec une plus grande fiabilité. Les Canadiens étaient capables de transmettre jusqu'à 17 particules par minute, mais leur technologie est moins précise et présente un certain nombre de limites pour une utilisation pratique.

L'année dernière, des scientifiques américains ont réussi à envoyer un photon sur une distance de plus de 100 km, mais uniquement à l'intérieur du laboratoire - via un câble à fibre optique enroulé à tour de rôle, rapporte

MOSCOU, 12 juillet - RIA Novosti. Des physiciens de Shanghai ont annoncé avoir réalisé avec succès la première téléportation quantique « spatiale », transférant des informations sur l'état d'une particule du satellite quantique Mo Tzu vers une station de suivi sur Terre, selon un article publié sur bibliothèque électronique arXiv.org

"Nous annonçons la première téléportation quantique de photons uniques depuis un observatoire sur Terre vers un satellite en orbite terrestre basse, à 1 400 kilomètres de celui-ci. La mise en œuvre réussie de cette tâche ouvre la voie à la téléportation à très longue portée et constitue la première « Un pas vers la création d'un Internet quantique », écrit Jian -Wei Pan (Jian-Wei Pan) de l'Université de Shanghai et ses collègues.

Le phénomène de l’intrication quantique est à la base des technologies quantiques modernes. Ce phénomène, en particulier, joue un rôle important dans les systèmes de communication quantiques sécurisés - de tels systèmes éliminent complètement la possibilité d'« écoutes téléphoniques » inaperçues en raison du fait que les lois mécanique quantique interdire le « clonage » de l’état des particules lumineuses. Actuellement, les systèmes de communication quantique sont activement développés en Europe, en Chine et aux États-Unis.

Derrière dernières années des scientifiques de Russie et pays étrangers ont créé des dizaines de systèmes de communication quantique, dont les nœuds peuvent échanger des données sur des distances assez grandes, allant jusqu'à environ 200 à 300 kilomètres. Toutes les tentatives d’expansion de ces réseaux à l’échelle internationale et intercontinentale se sont heurtées à des difficultés insurmontables liées à la façon dont la lumière s’estompe lorsqu’elle traverse la fibre optique.

Pour cette raison, de nombreuses équipes de scientifiques réfléchissent à déplacer les systèmes de communication quantique au niveau « cosmique », en échangeant des informations via satellite, permettant de restaurer ou de renforcer la « connexion invisible » entre photons intriqués. D'abord vaisseau spatial ce type est déjà présent en orbite : il s'agit du satellite chinois Mo Tzu, lancé dans l'espace en août 2016.

Cette semaine, Pan et ses collègues ont décrit les premières expériences réussies de téléportation quantique réalisées à bord du Mo-Zu et dans une station de communication de la ville de Ngari au Tibet, construite à une altitude de quatre kilomètres pour échanger des informations avec le premier satellite quantique. .

La téléportation quantique a été décrite pour la première fois au niveau théorique en 1993 par un groupe de physiciens dirigé par Charles Bennett. Selon leur idée, les atomes ou les photons peuvent échanger des informations à n’importe quelle distance s’ils étaient « intriqués » au niveau quantique.

Pour mener à bien ce processus, un canal de communication régulier est nécessaire, sans lequel nous ne pouvons pas lire l'état des particules intriquées, c'est pourquoi une telle « téléportation » ne peut pas être utilisée pour transmettre des données à des distances astronomiques. Malgré cette limitation, la téléportation quantique est extrêmement intéressante pour les physiciens et les ingénieurs car elle peut être utilisée pour la transmission de données dans des ordinateurs quantiques et pour le cryptage de données.

Guidés par cette idée, les scientifiques ont intriqué deux paires de photons dans un laboratoire de Ngari et ont transféré l'une des quatre particules « intriquées » à bord du Mo-Dza à l'aide d'un laser. Le satellite a mesuré simultanément l'état de cette particule et d'un autre photon, qui se trouvait à bord à ce moment-là, de sorte que les informations sur les propriétés de la deuxième particule ont été instantanément « téléportées » sur Terre, modifiant ainsi la façon dont le « sol » photon, confondu avec la première particule comportementale.

Au total, comme le disent les physiciens chinois, ils ont réussi à « enchevêtrer » et à téléporter plus de 900 photons, ce qui a confirmé l'exactitude du travail de « Mo-Zu » et prouvé que la téléportation quantique « orbitale » bidirectionnelle est en principe possible. De la même manière, comme le notent les scientifiques, il est possible de transmettre non seulement des photons, mais également des qubits, des cellules mémoire d'un ordinateur quantique et d'autres objets du monde quantique.

Une vidéo est apparue sur Internet, prétendument filmée par une caméra de surveillance dans l'une des rues d'une ville chinoise. La vidéo montre un incident inhabituel qui, d'après la date indiquée sur la vidéo, s'est produit à minuit le 9 mai 2012.

La vidéo montre clairement comment un camion s'approche rapidement d'un vélo qui traverse la route. Il semblerait qu'une collision soit inévitable, mais soudain le vélo et le cycliste disparaissent miraculeusement et apparaissent de l'autre côté de la rue.

Une rediffusion au ralenti montre un homme courant à grande vitesse vers un vélo, l'attrapant et se téléportant miraculeusement à l'autre bout de la route. Le chauffeur du camion, quant à lui, sort en courant de la voiture et regarde sous le camion, mais remarque que le vélo et son propriétaire se trouvent du côté sûr de la rue. Au même moment, le « téléporteur » quitte les lieux.

La vidéo a été vue environ 1 million de fois sur YouTube. Bien sûr, la plupart des utilisateurs sont sûrs que la vidéo est une fausse publicité ou une publicité virale pour la deuxième partie du film populaire « Teleport ». Cependant, il y a aussi ceux qui considèrent cet incident comme réel. Beaucoup d’entre eux ont suggéré que « l’homme téléporteur » était soit un extraterrestre, soit un voyageur temporel.

MOSCOU, 12 juillet - RIA Novosti. Des physiciens de Shanghai ont annoncé le succès de la première téléportation quantique « spatiale », transférant des informations sur l'état d'une particule du satellite quantique Mo Tzu vers une station de suivi sur Terre, selon un article publié dans la bibliothèque électronique arXiv.org

"Nous annonçons la première téléportation quantique de photons uniques depuis un observatoire sur Terre vers un satellite en orbite terrestre basse, à 1 400 kilomètres de celui-ci. La mise en œuvre réussie de cette tâche ouvre la voie à la téléportation à très longue portée et constitue la première « Un pas vers la création d'un Internet quantique », écrit Jian -Wei Pan (Jian-Wei Pan) de l'Université de Shanghai et ses collègues.

Le phénomène de l’intrication quantique est à la base des technologies quantiques modernes. Ce phénomène, en particulier, joue un rôle important dans les systèmes de communication quantique sécurisés - de tels systèmes éliminent complètement la possibilité d'« écoutes téléphoniques » inaperçues du fait que les lois de la mécanique quantique interdisent le « clonage » de l'état des particules lumineuses. Actuellement, les systèmes de communication quantique sont activement développés en Europe, en Chine et aux États-Unis.

Ces dernières années, des scientifiques russes et étrangers ont créé des dizaines de systèmes de communication quantique, dont les nœuds peuvent échanger des données sur des distances assez grandes, allant jusqu'à environ 200 à 300 kilomètres. Toutes les tentatives d’expansion de ces réseaux à l’échelle internationale et intercontinentale se sont heurtées à des difficultés insurmontables liées à la façon dont la lumière s’estompe lorsqu’elle traverse la fibre optique.

Pour cette raison, de nombreuses équipes de scientifiques réfléchissent à déplacer les systèmes de communication quantique au niveau « cosmique », en échangeant des informations via satellite, permettant de restaurer ou de renforcer la « connexion invisible » entre photons intriqués. Le premier vaisseau spatial de ce type est déjà présent en orbite : il s'agit du satellite chinois Mo Tzu, lancé dans l'espace en août 2016.

Cette semaine, Pan et ses collègues ont décrit les premières expériences réussies de téléportation quantique réalisées à bord du Mo-Zu et dans une station de communication de la ville de Ngari au Tibet, construite à une altitude de quatre kilomètres pour échanger des informations avec le premier satellite quantique. .

La téléportation quantique a été décrite pour la première fois au niveau théorique en 1993 par un groupe de physiciens dirigé par Charles Bennett. Selon leur idée, les atomes ou les photons peuvent échanger des informations à n’importe quelle distance s’ils étaient « intriqués » au niveau quantique.

Pour mener à bien ce processus, un canal de communication régulier est nécessaire, sans lequel nous ne pouvons pas lire l'état des particules intriquées, c'est pourquoi une telle « téléportation » ne peut pas être utilisée pour transmettre des données à des distances astronomiques. Malgré cette limitation, la téléportation quantique est extrêmement intéressante pour les physiciens et les ingénieurs car elle peut être utilisée pour la transmission de données dans des ordinateurs quantiques et pour le cryptage de données.

Guidés par cette idée, les scientifiques ont intriqué deux paires de photons dans un laboratoire de Ngari et ont transféré l'une des quatre particules « intriquées » à bord du Mo-Dza à l'aide d'un laser. Le satellite a mesuré simultanément l'état de cette particule et d'un autre photon, qui se trouvait à bord à ce moment-là, de sorte que les informations sur les propriétés de la deuxième particule ont été instantanément « téléportées » sur Terre, modifiant ainsi la façon dont le « sol » photon, confondu avec la première particule comportementale.

Au total, comme le disent les physiciens chinois, ils ont réussi à « enchevêtrer » et à téléporter plus de 900 photons, ce qui a confirmé l'exactitude du travail de « Mo-Zu » et prouvé que la téléportation quantique « orbitale » bidirectionnelle est en principe possible. De la même manière, comme le notent les scientifiques, il est possible de transmettre non seulement des photons, mais également des qubits, des cellules mémoire d'un ordinateur quantique et d'autres objets du monde quantique.

Système de préparation d'états intriqués et d'états transmis pour la téléportation

L'équipe de la mission QUESS Quantum Communications Satellite (alias Mo Tzu) a signalé les premiers succès de téléportation de photons de la surface de la Terre vers l'orbite. Dans le cadre d'une expérience d'un mois, les physiciens ont réussi à téléporter 911 photons sur une distance de 500 à 1 400 kilomètres. Ce sont des distances record pour la téléportation quantique. Une prépublication de l'étude a été publiée sur le serveur arXiv.org et le MIT Technology Review en a brièvement rendu compte.

La téléportation quantique consiste à transférer l'état quantique d'une particule à une autre particule sans transférer directement la première particule dans l'espace. Pour se téléporter, par exemple, la polarisation d'un photon nécessiterait une paire de particules quantiques intriquées. L'une des particules intriquées doit être conservée par l'expéditeur de l'état quantique et la seconde par le destinataire. L'émetteur effectue alors une mesure simultanément sur la particule transmise et sur l'une des particules du couple intriqué. L'intrication quantique est conçue de telle manière que deux particules se comportent comme un seul système : la particule intriquée au niveau du récepteur sent qu'une mesure a été prise avec sa paire et change d'état. Connaissant le résultat de la mesure du côté de l'expéditeur (il peut être envoyé via un canal classique), vous pouvez obtenir Copie exacte particule envoyée - immédiatement au destinataire. Vous pouvez en savoir plus à ce sujet dans notre matériel sur l'alphabet quantique : "".

Auparavant, la distance de téléportation était limitée à des dizaines de kilomètres. En 2012, des physiciens autrichiens ont téléporté des états photoniques entre La Palma et Tenerife (143 kilomètres). Le nouveau travail franchit cette étape et l’améliore à plusieurs reprises.

L'un des principaux problèmes de la téléportation - la répartition des photons intriqués entre l'émetteur (sur Terre) et le destinataire (satellite) - a déjà été résolu par les physiciens. Le travail sur la création d'une paire intriquée séparée de 1200 kilomètres a été publié il y a un mois dans le magazine Science. En utilisant ces paires, il ne restait plus qu'à démontrer expérimentalement la téléportation elle-même.

Conception expérimentale

Ji-Gang Ren et coll. / arXiv.org, 2017

Dans le nouveau travail, les auteurs ont utilisé un générateur de photons intriqués installé non pas sur un satellite, mais sur Terre, à l'observatoire de Ngari (Tibet). Il créait plus de quatre mille paires intriquées par seconde, un photon de chacune étant envoyé par un faisceau laser à un satellite qui survolait le générateur tous les minuit. Tout d’abord, les scientifiques ont montré que l’intrication quantique persiste entre la Terre et le satellite, puis ils ont téléporté la polarisation d’un photon. En réalité, pour tester de manière fiable la téléportation, les scientifiques devaient créer non pas une, mais deux paires de photons intriqués.

Les pertes les plus importantes étaient liées aux turbulences et à l'hétérogénéité de l'atmosphère terrestre. Ces effets conduisent à un élargissement du faisceau de photons intriqués et de leur diffusion, ce qui signifie que moins de particules atteignent le satellite.

Au total, 911 particules ont été téléportées avec succès et pendant toute l'expérience, des millions de paires de photons ont été préparées et transmises. Les auteurs notent que la précision de la téléportation atteint 80 pour cent et que les pertes varient de 41 à 52 décibels (un photon sur 100 000 mouches). Si vous transmettez un signal similaire sur une fibre optique de 1 200 kilomètres avec un niveau de perte de 0,2 décibels par kilomètre, la transmission d'un seul photon prendra 20 fois plus de temps que la durée de vie de l'Univers.

La téléportation quantique est l'une des techniques de transmission de données importantes dans les télécommunications quantiques. C’est nécessaire pour développer un « Internet quantique » mondial doté de canaux de communication idéalement protégés (au niveau des lois physiques interdisant le clonage des états quantiques). L'année dernière, des protocoles de téléportation quantique pour la physique sur des lignes urbaines à fibre optique.

Vladimir Korolev