Un sistema per preparare gli stati entangled e gli stati trasferibili per il teletrasporto

Il team del satellite per comunicazioni quantistiche QUESS (noto anche come Mo-Tzu) ha riportato i primi successi nel teletrasporto di fotoni dalla superficie terrestre in orbita. Come parte di un esperimento di un mese, i fisici sono riusciti a teletrasportare i fotoni del 911 su una distanza compresa tra 500 e 1400 chilometri. Queste sono distanze record per il teletrasporto quantistico. Il preprint della ricerca è stato pubblicato sul server arXiv.org, brevemente riportato dal MIT Technology Review.

Il teletrasporto quantistico è il trasferimento dello stato quantistico di una particella a un'altra particella senza il trasferimento diretto della prima particella nello spazio. Per teletrasportarsi, ad esempio, la polarizzazione di un fotone richiederebbe una coppia di particelle quantistiche entangled. Una delle particelle entangled deve essere trattenuta dal mittente dello stato quantistico e la seconda dal ricevitore. Quindi il mittente misura simultaneamente sulla particella trasmessa e una delle particelle della coppia entangled. L'entanglement quantistico è organizzato in modo tale che due particelle si comportino come un unico sistema: la particella entangled nel destinatario sente che è stata effettuata una misurazione con la sua coppia e cambia il suo stato. Conoscendo il risultato della misurazione dal lato del mittente (può essere inviato tramite un canale normale), è possibile ottenere una copia esatta della particella inviata, direttamente dal destinatario. Puoi leggere di più su questo nel nostro materiale sull'alfabeto quantistico: "".

In precedenza, la distanza per il teletrasporto era limitata a decine di chilometri: nel 2012, i fisici austriaci hanno teletrasportato gli stati dei fotoni tra La Palma e Tenerife (143 chilometri). Un nuovo lavoro supera questo traguardo e lo migliora più volte.

Uno dei compiti principali del teletrasporto - la distribuzione di fotoni entangled tra il mittente (sulla Terra) e il ricevitore (satellite) - è già stato risolto dai fisici. Il lavoro di creare una coppia aggrovigliata, divisa per 1200 chilometri, era sulla rivista un mese fa Scienza... Usando queste coppie, l'unica cosa rimasta era dimostrare sperimentalmente il teletrasporto stesso.


Schema sperimentale

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

Nel nuovo lavoro, gli autori hanno utilizzato un generatore di fotoni entangled installato non su un satellite, ma sulla Terra, presso l'Osservatorio di Ngari (Tibet). Ha creato oltre quattromila coppie entangled al secondo, un fotone da ciascuno inviato da un raggio laser a un satellite che sorvolava il generatore ogni mezzanotte. Gli scienziati hanno prima dimostrato che l'entanglement quantistico persiste tra la Terra e il satellite, quindi hanno teletrasportato la polarizzazione del fotone. In effetti, per testare in modo affidabile il teletrasporto, gli scienziati dovevano creare non una, ma due coppie di fotoni in entanglement contemporaneamente.

Le perdite maggiori sono state associate alla turbolenza e alla disomogeneità dell'atmosfera terrestre. Questi effetti portano all'ampliamento del fascio di fotoni entangled e alla loro dispersione, il che significa che meno particelle raggiungono il satellite.

In totale, 911 particelle sono state teletrasportate con successo e durante l'intero esperimento sono state preparate e trasmesse milioni di coppie di fotoni. Gli autori notano che la precisione del teletrasporto raggiunge l'80% e le perdite vanno da 41 a 52 decibel (arriva un fotone su 100mila). Se trasmetti un segnale simile su una fibra di 1200 chilometri con un livello di perdita di 0,2 decibel per chilometro, la trasmissione di almeno un fotone richiederà 20 volte più a lungo della vita dell'Universo.

Il teletrasporto quantistico è una delle importanti tecniche di trasmissione dati nelle telecomunicazioni quantistiche. È necessario nello sviluppo di un "Internet quantistico" globale con canali di comunicazione idealmente sicuri (a livello di leggi fisiche che vietano la clonazione degli stati quantistici). L'anno scorso, i protocolli per il teletrasporto quantistico della fisica su linee in fibra urbana.

Vladimir Korolev

L'anno scorso, il razzo Long March 2D è decollato dal deserto del Gobi e ha messo in orbita il satellite di Mo Tzu in un punto sincrono con il Sole, quindi fa un percorso intorno alla Terra ogni giorno. Mo Tzu è un satellite altamente sensibile progettato per trasmettere informazioni quantistiche. Può rilevare gli stati quantistici dei singoli fotoni rilasciati dalla superficie del nostro pianeta.

Oggi, il team di Mo Tzu ha annunciato il loro risultato unico: sono riusciti a creare la prima rete quantistica satellitare terra-terra. Questa rete è stata utilizzata per teletrasportare il primo oggetto della storia dalla Terra alla sua orbita. Il teletrasporto viene effettuato da scienziati che hanno condotto esperimenti nel campo della fisica ottica. Questo processo si basa su uno strano fenomeno di entanglement, durante il quale due fotoni formano un punto nel tempo e nello spazio. Da un punto di vista tecnico, sono descritti da una funzione d'onda.

La particolarità dell'entanglement quantistico è che questi due fotoni esistono nello stesso punto, anche se la distanza tra loro è di chilometri. Pertanto, un cambiamento nello stato di uno influisce istantaneamente sullo stato dell'altro. Negli anni '90 del secolo scorso, gli scienziati si resero conto che potevano usare questo fenomeno per teletrasportare oggetti da un punto all'altro dell'universo.

L'idea è che "\u003e"\u003e

L'idea è di "caricare" le informazioni in un fotone, poi l'altro diventa identico al primo. Questo è il teletrasporto.

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Tali esperimenti sono stati effettuati molte volte in condizioni di laboratorio sulla Terra, ma questa è la prima volta che vengono testati nello spazio interstellare. Il teletrasporto è essenziale per l'intero spettro di tecnologie legate al networking e all'informatica quantistica.

Non esiste infatti una distanza massima per il teletrasporto dei fotoni, ma la connessione che si crea tra di loro è troppo fragile e può essere distrutta a causa di corpi estranei apparsi nell'atmosfera o nella fibra ottica. Per confermare la loro teoria, gli scienziati hanno condotto esperimenti tutto il tempo a una distanza maggiore e ora sono entrati in orbita. È vero, per questo era necessario costruire una stazione in Tibet a un'altitudine di 4 mila metri.

Come parte dell'esperimento, sono state create coppie di fotoni entangled, che sono stati lanciati a una velocità di 4000 m / s

Un video è apparso su Internet, presumibilmente filmato da una telecamera di sorveglianza esterna in una strada cittadina in Cina. Il video cattura un incidente insolito che, in base alla data nel video, si è verificato a mezzanotte del 9 maggio 2012.

Il video mostra chiaramente come un camion si sta avvicinando rapidamente a una bicicletta che attraversa la strada. Sembrerebbe che una collisione sia inevitabile, ma all'improvviso la bici e il ciclista scompaiono miracolosamente e compaiono dall'altra parte della strada.

Al rallentatore, puoi vedere un uomo che corre ad alta velocità verso la bici, afferrandola e teletrasportarsi miracolosamente dall'altra parte della strada. Il camionista, nel frattempo, corre fuori dall'auto e guarda sotto il camion, ma nota che la bicicletta e il suo proprietario sono sul lato sicuro della strada. Allo stesso tempo, l '"uomo del teletrasporto" lascia la scena.

Il video ha ottenuto circa 1 milione di visualizzazioni su YouTube. Naturalmente, la maggior parte degli utenti è sicura che il video sia una pubblicità falsa o virale per la seconda parte del famoso film "Teleport". Tuttavia, c'era anche chi considera questo incidente reale. Molti di loro hanno suggerito che l '"uomo del teletrasporto" fosse un alieno o un viaggiatore del tempo.

Numerosi successi degli ultimi anni, la maggior parte dei quali sono adattamenti cinematografici di fumetti, hanno introdotto saldamente l'immagine di un supereroe nella coscienza dell'uomo moderno. Un supereroe è molto spesso una persona dall'aspetto normale che ha poteri soprannaturali ed è spesso costretta a condurre uno stile di vita segreto per questo motivo. Questi film sono così popolari, colorati e così numerosi che per alcune persone il termine "supereroe" sta diventando un luogo comune. L'idea della realtà di questi eroi è visitare le persone sempre più spesso, quindi storie come il teletrasporto in Cina appaiono e sono molto popolari.

Superman sulla strada

Nell'autunno del 2012, uno dei principali successi del World Wide Web è stato un video che avrebbe registrato non solo il teletrasporto di una persona, ma un teletrasporto molto drammatico di due persone contemporaneamente. Il video pubblicato sull'hosting video di YouTube ha una durata di circa un minuto e si presenta come una telecamera di sorveglianza stradale. L'orario degli eventi, a giudicare dai tempi nell'angolo in alto a sinistra, è subito dopo la mezzanotte del 9 maggio 2012. Il luogo degli eventi è uno dei crocevia urbani o suburbani della Cina. Ci sono tre personaggi principali. Il primo è un camionista con un furgone bianco, il secondo è un ciclista. Il terzo è un misterioso sconosciuto, il cui volto non è visibile a causa dell'ampio cappuccio. Nel fisico, questo ragazzo chiaramente può essere sia un ragazzo che una ragazza.

Gli eventi nel video si svolgono come segue. Dopo il passaggio di diverse auto, un camion appare sullo sfondo, aumentando gradualmente la velocità. Mentre si avvicina, un ciclista appare dall'area buia a sinistra lungo una strada laterale. Le traiettorie e le velocità del camion e del ciclista sono tali che una collisione sembra inevitabile e le conseguenze per il conducente di un veicolo più leggero promettono di essere fatali. Ma qui, nella parte destra oscurata dello schermo, si nota un certo movimento: una sagoma rapida e sfocata si avvicina al luogo della collisione imminente. All'ultimo momento, la silhouette è delineata più chiaramente e lo spettatore vede una persona che afferra il ciclista quasi sotto le ruote dell'auto. Dopodiché, lo sconosciuto, il ciclista e la bici scompaiono letteralmente e il camion inizia a frenare. L'auto non si è ancora fermata del tutto, in quanto all'estrema destra dello schermo, proprio nella parte illuminata della strada, compare un gruppo di due persone e una bicicletta. Lo sconosciuto rilascia il salvato, mentre le sue mani brillano intensamente. Si butta il cappuccio sopra la testa e si allontana in fretta. In questo momento, un ciclista chiaramente sconvolto siede esausto sul marciapiede, un camionista che è uscito si sta dirigendo verso di lui, che non ha trovato nulla sulla carreggiata.

È facile ingannare coloro che sono lieti di essere ingannati se stessi

Il teletrasporto di una persona in Cina, soprattutto registrato su video e, inoltre, in tali circostanze cinematografiche, è diventato molto rapidamente noto e ha ottenuto milioni di visualizzazioni sull'hosting video. Immediatamente, è iniziata una vivace discussione sul fatto che il video fosse reale o se fosse uno scherzo di alcuni specialisti di effetti visivi. È curioso che ci fossero parecchi sostenitori della realtà del teletrasporto osservata sul set. Di lì a poco nacque anche una sorta di "fanfiction": iniziarono a inventare trame pensate per creare la storia di una ragazza supereroina (il personaggio femminile del personaggio sembrava alla maggior parte del pubblico più intrigante e impressionante), per rivelarne i motivi spingendola a nascondere i suoi superpoteri e simili.

Ma c'erano anche parecchi critici scettici e hanno già diffuso il video letteralmente a pezzi. Sono state avanzate molte argomentazioni razionali a favore del fatto che la trama è messa in scena, reca chiare tracce dell'uso del software per trasformare il materiale video e presenta anche evidenti difetti logici. Innanzitutto, il fatto stesso di un incidente potenzialmente mortale è stato allarmante: contrariamente al solito, il camion, avvicinandosi all'incrocio, ha iniziato a non rallentare, ma ad aumentare di velocità, come se stesse creando le condizioni per una scena drammatica. Sospetto anche il sospetto del ciclista: ha guidato con sorprendente calma proprio sotto le ruote, senza cambiare velocità e nemmeno girare la testa quando attraversa la strada principale, dove dovrebbe dare la priorità al movimento. Non tutto va bene con l'autista del camion: il filmato mostra chiaramente che l'uomo che è sceso dalla cabina indossa una maglietta o una maglietta bianca brillante. Ma in una cabina sufficientemente illuminata durante la frenata, non solo non è visibile nulla di luce, ma non c'è affatto conducente.

Per quanto riguarda una persona misteriosa con la capacità di teletrasportarsi e teletrasportare gli altri, anche lui non è così "pulito". In primo luogo, le tracce evidenti del montaggio video hanno la sua "impronta energetica" durante una corsa ultraveloce sulla strada. La sua silhouette al momento di afferrare il ciclista è molto distinta, mentre la sagoma sfocata del suo movimento è ancora preservata. In secondo luogo, la scelta dell'endpoint del teletrasporto sembra molto strana. Le leggi della geometria, della fisica e della giusta logica dicono che la cosa più semplice e naturale sarebbe spostare il ciclista salvato nella direzione del movimento dello sconosciuto, cioè sul lato sinistro dello schermo, fuori strada. Ma teletrasporto accade con un vettore inverso, a destra - si scopre che lo sconosciuto ha fatto una sorta di loop durante il teletrasporto, che non ha spiegazioni. In secondo luogo, si insinua un vago dubbio sul fatto che l'apparizione di due persone che si teletrasportano e di una bicicletta sul lato destro della strada è spiegata, per così dire, dalla necessità scenica. È questa parte che è la più illuminata dell'intera scena, quindi per ottenere il massimo dramma, osservare lo stato di shock dei soccorsi, le mani luminose del salvatore e la sua rimozione nell'oscurità, è più adatto. La totalità di tutte queste osservazioni e ragionamenti porta alla conclusione che questo teletrasporto è abbastanza creativo, ma pur sempre una bufala.

Alexander Babitsky