Хятад, Канадад квант телепортын туршилт амжилттай явагдаж дууслаа
© CC0
Найман километр гаруй зайд квант телепорт хийх туршилтыг Хятад, Канадад амжилттай хийжээ. Хотод хийсэн эдгээр туршилтыг хоёр орны эрдэмтэд бие даан хийжээ.
“South China Morning Post” сонинд бичсэнээр, өмнө нь ийм туршилтыг зөвхөн лабораторийн нөхцөлд л хийдэг байжээ. Квантын телепортац гэдэг нь материйн квант төлөвийг хол зайд дамжуулах бөгөөд түүнийг гарах цэг дээр устгаж, дараа нь бөөмс өөрөө шууд дамжуулалгүйгээр хүлээн авах цэг дээр дахин бий болдог.
Хятадын Шинжлэх Ухаан Технологийн Их Сургуулийн судлаачдын баг Хэфэй хотод (Хятадын зүүн хэсгийн Анхуй муж) 12.5 км-ийн зайд фотонуудыг телепортолжээ. Үүний тулд ердийн шилэн кабелийн сүлжээг ашигласан.
Канадын эрдэмтэд Калгари хотод (Альбертагийн баруун өмнөд хэсэг) 8.2 км-ийн зайд ижил төстэй туршилт хийжээ.
Хоёр орны мэргэжилтнүүд өөр өөр арга барил ашигласан. Хятадууд өөрсдийн сувгаар цагт ердөө хоёр фотон дамжуулдаг байсан ч илүү найдвартай байв. Канадчууд минутанд 17 ширхэг тоосонцор дамжуулах чадвартай байсан ч тэдний технологи нь нарийвчлал багатай бөгөөд практикт ашиглахад хэд хэдэн хязгаарлалттай байдаг.
Өнгөрсөн жил Америкийн эрдэмтэд фотоныг 100 гаруй км-ийн зайд илгээж чадсан боловч зөвхөн лабораторийн хүрээнд шилэн кабелиар ээлжлэн ороосон байна.
МОСКВА, 7-р сарын 12. РИА Новости.Шанхайн физикчид Мо Цзу квант хиймэл дагуулаас бөөмсийн төлөв байдлын талаарх мэдээллийг дэлхий дээрх мөрдөх станц руу шилжүүлж, анхны "сансрын" квант телепортацийг амжилттай хийж дуусгаснаа зарлалаа. цахим номын сан arXiv.org
"Дэлхийн ажиглалтын газраас 1400 километрийн зайд орших дэлхийн нам дор тойрог замд байрлах хиймэл дагуул руу дан фотонуудын анхны квант телепортацийг бид зарлаж байна. Энэ ажлыг амжилттай хэрэгжүүлснээр хэт холын зайн телепортацын замыг нээж байгаа бөгөөд анхных нь юм. Квантын интернетийг бий болгох алхам" гэж Жиан бичжээ - Шанхайн их сургуулийн Вэй Пан (Жиан-Вэй Пан) болон түүний хамт олон.
Квантын орооцолдох үзэгдэл нь орчин үеийн квант технологийн үндэс суурь юм. Ялангуяа энэ үзэгдэл нь аюулгүй квант холбооны системд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг - ийм системүүд нь хууль тогтоомжийн дагуу үл мэдэгдэх "утас чагнаж" байх боломжийг бүрмөсөн арилгадаг. квант механикгэрлийн бөөмсийн төлөв байдлыг "клонжуулах" -ыг хориглох. Одоогийн байдлаар квант холбооны системийг Европ, Хятад, АНУ-д идэвхтэй хөгжүүлж байна.
Ард нь өнгөрсөн жилОХУ-ын эрдэмтэд ба гадаад орнууд 200-300 километрийн зайд зангилаа мэдээлэл солилцох боломжтой олон арван квант холбооны системийг бий болгосон. Эдгээр сүлжээг олон улсын хэмжээнд болон тив хоорондын өргөтгөх бүх оролдлого нь шилэн кабелиар дамжин өнгөрөхөд гэрэл бүдгэрдэгтэй холбоотой даван туулах боломжгүй бэрхшээлтэй тулгарсан.
Ийм учраас олон эрдэмтдийн баг квант холбооны системийг "сансар огторгуй" түвшинд шилжүүлэх, хиймэл дагуулаар дамжуулан мэдээлэл солилцох, орооцолдсон фотонуудын хоорондох "үл үзэгдэх холболтыг" сэргээх эсвэл бэхжүүлэх талаар бодож байна. Эхлээд сансрын хөлөгЭнэ төрөл нь тойрог замд аль хэдийн бий болсон - энэ нь 2016 оны наймдугаар сард сансарт хөөргөсөн Хятадын Мо Цзу хиймэл дагуул юм.
Энэ долоо хоногт Пан болон түүний хамтрагчид анхны квант хиймэл дагуултай мэдээлэл солилцох зорилгоор дөрвөн километрийн өндөрт баригдсан Түвдийн Нгари хотын холбооны станц болон Мо-Зу хөлөг дээр хийгдсэн квантын телепортацын анхны амжилттай туршилтуудын талаар тайлбарлав. .
Квантын телепортацийг анх 1993 онд Чарльз Беннетт тэргүүтэй хэсэг физикчид онолын түвшинд тодорхойлсон байдаг. Тэдний бодлоор атомууд эсвэл фотонууд квант түвшинд "ороолдсон" бол ямар ч зайд мэдээлэл солилцож чаддаг.
Энэ үйл явцыг хэрэгжүүлэхийн тулд ердийн холбооны суваг шаардлагатай бөгөөд үүнгүйгээр бид орооцолдсон бөөмсийн төлөвийг уншиж чадахгүй тул ийм "цацралт" -ыг одон орны зайд өгөгдөл дамжуулахад ашиглах боломжгүй юм. Энэхүү хязгаарлалтыг үл харгалзан квант телепортац нь физикч, инженерүүдийн хувьд маш сонирхолтой байдаг, учир нь үүнийг квант компьютерт өгөгдөл дамжуулах, өгөгдлийг шифрлэхэд ашиглаж болно.
Эрдэмтэд энэ санааг удирдан Нгари дахь лабораторид хоёр хос фотоныг ороож, Мо-Дза хөлөгт дөрвөн ширхэг "ороолдсон" бөөмийн нэгийг лазераар шилжүүлэв. Хиймэл дагуул нь тухайн үед хөлөг дээр байсан энэ бөөмс болон өөр фотоны аль алиных нь төлөв байдлыг нэгэн зэрэг хэмжсэн бөгөөд үүний үр дүнд хоёр дахь бөөмийн шинж чанарын талаарх мэдээлэл тэр даруй Дэлхий рүү "цахилгаан" болж, "газрын" хэлбэрийг өөрчилсөн. фотоныг анхны үйлдэлтэй бөөмстэй андуурсан.
Нийтдээ Хятадын физикчдийн хэлснээр тэд 900 гаруй фотоныг "ороолдуулж", телепорт хийж чадсан нь "Мо-Зу" ажлын үнэн зөвийг баталж, хоёр талын "орбиталь" квант телепортацийг зарчмын хувьд хийх боломжтой гэдгийг нотолсон. Эрдэмтдийн тэмдэглэснээр үүнтэй төстэй байдлаар зөвхөн фотоныг төдийгүй квант, квант компьютерын санах ойн эсүүд болон квант ертөнцийн бусад объектуудыг дамжуулах боломжтой.
Хятадын нэгэн хотын гудамжны хяналтын камерт бичигдсэн гэх бичлэг интернэтэд гарчээ. Уг бичлэгт 2012 оны 5-р сарын 9-ний шөнө дунд болсон огнооноос үзэхэд нэгэн ер бусын үйл явдал гарсан байна.
Бичлэгт ачааны машин зам хөндлөн гарч буй унадаг дугуй руу хэрхэн хурдтай ойртож байгааг тодорхой харуулсан байна. Мөргөлдөх нь гарцаагүй юм шиг санагдаж байсан ч гэнэт унадаг дугуй, дугуйчин хоёр гайхамшигтайгаар алга болж, гудамжны нөгөө талд гарч ирэв.
Удаан хөдөлгөөнтэй давталт нь нэгэн эр өндөр хурдтай унадаг дугуй руу гүйж, түүнийг шүүрэн авч, гайхалтай байдлаар замын нөгөө үзүүрт телепорт хийж байгааг харуулж байна. Энэ хооронд ачааны машины жолооч машинаасаа гүйж гарч ирээд ачааны машины доогуур харвал унадаг дугуй болон түүний эзэн гудамжны аюулгүй талд зогсож байгааг анзаарчээ. Үүний зэрэгцээ "телепорт хүн" хэргийн газрыг орхиж одов.
Энэ бичлэг YouTube дээр 1 сая орчим хандалт авсан байна. Мэдээжийн хэрэг, ихэнх хэрэглэгчид энэ видео нь алдартай "Teleport" киноны хоёрдугаар хэсгийн хуурамч эсвэл вирусын сурталчилгаа гэдэгт итгэлтэй байна. Гэсэн хэдий ч энэ үйл явдлыг бодитой гэж үзэх хүмүүс ч байна. Тэдний олонх нь "цахилгаан дамжуулагч"-ыг харь гарагийн хүн эсвэл цаг хугацаагаар аялагч гэж таамаглаж байсан.
МОСКВА, 7-р сарын 12. РИА Новости.Шанхайн физикчид arXiv.org цахим номын санд нийтлэгдсэн нийтлэлийн дагуу Мо Цзу квант хиймэл дагуулаас бөөмсийн төлөв байдлын талаарх мэдээллийг дэлхий дээрх мөрдөх станц руу шилжүүлж, анхны "сансрын" квантын телепортац амжилттай болсныг зарлав.
"Дэлхийн ажиглалтын газраас 1400 километрийн зайд орших дэлхийн нам дор тойрог замд байрлах хиймэл дагуул руу дан фотонуудын анхны квант телепортацийг бид зарлаж байна. Энэ ажлыг амжилттай хэрэгжүүлснээр хэт холын зайн телепортацын замыг нээж байгаа бөгөөд анхных нь юм. Квантын интернетийг бий болгох алхам" гэж Жиан бичжээ - Шанхайн их сургуулийн Вэй Пан (Жиан-Вэй Пан) болон түүний хамт олон.
Квантын орооцолдох үзэгдэл нь орчин үеийн квант технологийн үндэс суурь юм. Энэ үзэгдэл, ялангуяа квант холбооны аюулгүй байдлын системд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг - ийм системүүд нь квант механикийн хуулиудад гэрлийн бөөмсийн төлөв байдлыг "клонжуулах" -ыг хориглодог тул анзаарагдахгүй "утас чагнаж" байх боломжийг бүрмөсөн арилгадаг. Одоогийн байдлаар квант холбооны системийг Европ, Хятад, АНУ-д идэвхтэй хөгжүүлж байна.
Сүүлийн жилүүдэд Орос болон гадаадын эрдэмтэд олон арван квант холбооны системийг бүтээсэн бөгөөд тэдгээрийн зангилаа нь 200-300 километрийн зайд мэдээлэл солилцох боломжтой юм. Эдгээр сүлжээг олон улсын хэмжээнд болон тив хоорондын өргөтгөх бүх оролдлого нь шилэн кабелиар дамжин өнгөрөхөд гэрэл бүдгэрдэгтэй холбоотой даван туулах боломжгүй бэрхшээлтэй тулгарсан.
Ийм учраас олон эрдэмтдийн баг квант холбооны системийг "сансар огторгуй" түвшинд шилжүүлэх, хиймэл дагуулаар дамжуулан мэдээлэл солилцох, орооцолдсон фотонуудын хоорондох "үл үзэгдэх холболтыг" сэргээх эсвэл бэхжүүлэх талаар бодож байна. Энэ төрлийн анхны сансрын хөлөг нь тойрог замд аль хэдийн гарч ирсэн бөгөөд энэ нь 2016 оны наймдугаар сард сансарт хөөргөсөн Хятадын Мо Цзу хиймэл дагуул юм.
Энэ долоо хоногт Пан болон түүний хамтрагчид анхны квант хиймэл дагуултай мэдээлэл солилцох зорилгоор дөрвөн километрийн өндөрт баригдсан Түвдийн Нгари хотын холбооны станц болон Мо-Зу хөлөг дээр хийгдсэн квантын телепортацын анхны амжилттай туршилтуудын талаар тайлбарлав. .
Квантын телепортацийг анх 1993 онд Чарльз Беннетт тэргүүтэй хэсэг физикчид онолын түвшинд тодорхойлсон байдаг. Тэдний бодлоор атомууд эсвэл фотонууд квант түвшинд "ороолдсон" бол ямар ч зайд мэдээлэл солилцож чаддаг.
Энэ үйл явцыг хэрэгжүүлэхийн тулд ердийн холбооны суваг шаардлагатай бөгөөд үүнгүйгээр бид орооцолдсон бөөмсийн төлөвийг уншиж чадахгүй тул ийм "цацралт" -ыг одон орны зайд өгөгдөл дамжуулахад ашиглах боломжгүй юм. Энэхүү хязгаарлалтыг үл харгалзан квант телепортац нь физикч, инженерүүдийн хувьд маш сонирхолтой байдаг, учир нь үүнийг квант компьютерт өгөгдөл дамжуулах, өгөгдлийг шифрлэхэд ашиглаж болно.
Эрдэмтэд энэ санааг удирдан Нгари дахь лабораторид хоёр хос фотоныг ороож, Мо-Дза хөлөгт дөрвөн ширхэг "ороолдсон" бөөмийн нэгийг лазераар шилжүүлэв. Хиймэл дагуул нь тухайн үед хөлөг дээр байсан энэ бөөмс болон өөр фотоны аль алиных нь төлөв байдлыг нэгэн зэрэг хэмжсэн бөгөөд үүний үр дүнд хоёр дахь бөөмийн шинж чанарын талаарх мэдээлэл тэр даруй Дэлхий рүү "цахилгаан" болж, "газрын" хэлбэрийг өөрчилсөн. фотоныг анхны үйлдэлтэй бөөмстэй андуурсан.
Нийтдээ Хятадын физикчдийн хэлснээр тэд 900 гаруй фотоныг "ороолдуулж", телепорт хийж чадсан нь "Мо-Зу" ажлын үнэн зөвийг баталж, хоёр талын "орбиталь" квант телепортацийг зарчмын хувьд хийх боломжтой гэдгийг нотолсон. Эрдэмтдийн тэмдэглэснээр үүнтэй төстэй байдлаар зөвхөн фотоныг төдийгүй квант, квант компьютерын санах ойн эсүүд болон квант ертөнцийн бусад объектуудыг дамжуулах боломжтой.
Орооцолдсон болон дамжуулагдсан төлөвүүдийг телепортод бэлтгэх систем
QUESS Quantum Communications Satellite (Mo Tzu гэх) судалгааны баг дэлхийн гадаргуугаас тойрог замд фотонуудыг телепортлох анхны амжилтыг мэдээлэв. Нэг сарын турш үргэлжилсэн туршилтын хүрээнд физикчид 500-1400 километрийн зайд 911 фотоныг телепорт хийж чаджээ. Эдгээр нь квант телепортын хувьд рекорд зай юм. Судалгааны урьдчилсан хэвлэлийг arXiv.org сервер дээр нийтэлсэн бөгөөд MIT Technology Review энэ талаар товч мэдээлэв.
Квантын телепортац нь орон зайд анхны бөөмийг шууд шилжүүлэхгүйгээр нэг бөөмийн квант төлөвийг нөгөө бөөм рүү шилжүүлэх явдал юм. Жишээлбэл, фотоны туйлшралыг телепортлохын тулд квант орооцолдсон хос бөөмс шаардлагатай болно. Орооцолдсон бөөмсийн нэг нь квант төлөвийг илгээгч, хоёр дахь нь хүлээн авагчид байх ёстой. Дараа нь илгээгч нь дамжуулагдсан бөөм болон орооцолдсон хосын аль нэг бөөмс дээр нэгэн зэрэг хэмжилт хийнэ. Квантын орооцолдол нь хоёр бөөмс нэг систем шиг ажиллахаар зохион бүтээгдсэн байдаг - хүлээн авагч дахь орооцолдсон бөөмс нь хостойгоо хэмжилт хийсэн мэт санагдаж, төлөвийг нь өөрчилдөг. Илгээгчийн талаас хэмжилтийн үр дүнг мэдэх (энэ нь ердийн сувгаар илгээгдэж болно), та авах боломжтой яг хуулбарилгээсэн тоосонцор - шууд хүлээн авагч дээр. Та энэ тухай манай квант цагаан толгойн материалаас уншиж болно: "".
Өмнө нь телепортын зай хэдэн арван километрээр хязгаарлагддаг байсан - 2012 онд Австрийн физикчид Ла Пальма, Тенерифе (143 километр) хоорондох фотоны мужуудыг телепортолсон. Шинэ ажил нь энэ үе шатыг даван туулж, хэд хэдэн удаа сайжруулсан.
Телепортацийн гол асуудлуудын нэг болох илгээгч (дэлхий дээрх) ба хүлээн авагч (хиймэл дагуул) хоёрын хооронд орооцолдсон фотонуудын тархалтыг физикчид аль хэдийн шийджээ. 1200 километрийн зайтай орооцолдсон хос бүтээх ажил сарын өмнө сэтгүүлд нийтлэгджээ. Шинжлэх ухаан. Эдгээр хосуудыг ашигласнаар телепортацийг туршилтаар харуулах л үлдлээ.
Туршилтын загвар
Жи-Ган Рэн нар. / arXiv.org, 2017
Зохиогчид шинэ бүтээлдээ хиймэл дагуул дээр биш, харин дэлхий дээр, Нгаригийн ажиглалтын төвд (Төвд) суурилуулсан орооцолдсон фотон үүсгэгчийг ашигласан байна. Энэ нь секундэд дөрвөн мянга гаруй орооцолдсон хос үүсгэсэн бөгөөд тус бүрээс нэг фотоныг лазер туяагаар генераторын дээгүүр шөнө дунд нисдэг хиймэл дагуул руу илгээдэг байв. Эхлээд эрдэмтэд дэлхий болон хиймэл дагуулын хооронд квантын орооцолдол байдгийг харуулсан бөгөөд дараа нь фотоны туйлшралыг телепортолсон. Бодит байдал дээр телепортацийг найдвартай туршихын тулд эрдэмтэд нэг биш, харин хоёр орооцолдсон хос фотон үүсгэх шаардлагатай байв.
Хамгийн их алдагдал нь дэлхийн агаар мандлын үймээн самуун, нэг төрлийн бус байдалтай холбоотой байв. Эдгээр нөлөөлөл нь орооцолдсон фотонуудын туяаг өргөжүүлж, тараахад хүргэдэг бөгөөд энэ нь хиймэл дагуул руу цөөн тоосонцор хүрдэг гэсэн үг юм.
Нийтдээ 911 бөөмсийг амжилттай телепортолсон бөгөөд туршилтын туршид сая сая хос фотоныг бэлтгэж, дамжуулсан. Зохиогчид телепортын нарийвчлал 80 хувьд хүрч, алдагдал нь 41-52 децибел (100 мянган ялаа тутамд нэг фотон) байдаг гэж тэмдэглэжээ. Хэрэв та ижил төстэй дохиог 1200 км-ийн зайд нэг километрт 0.2 децибелийн алдагдалтай оптик шилэн кабелиар дамжуулдаг бол нэг фотоны дамжуулалт нь орчлон ертөнцийн амьдрах хугацаанаас 20 дахин урт болно.
Квантын телепортац нь квант харилцаа холбооны чухал мэдээлэл дамжуулах аргуудын нэг юм. Энэ нь маш сайн хамгаалагдсан харилцаа холбооны суваг бүхий дэлхийн "квант интернет" -ийг хөгжүүлэхэд зайлшгүй шаардлагатай (квантын төлөвийг клончлохыг хориглодог физик хуулийн түвшинд). Өнгөрсөн жил хотын шилэн кабелийн шугам дээр физикийн квант телепортацын протоколууд.
Владимир Королев
