Teleportation Quantum: na fionnachtana mór na n fisicithe

Tá teleportation Quantum cheann de na prótacail is tábhachtaí i faisnéis chandamach. Bunaithe ar na hacmhainní fisiceacha na míthuisceana, is é an ghné is mó de na tascanna éagsúla faisnéise agus léiríonn cuid thábhachtach de theicneolaíochtaí satis ról lárnach i bhforbairt bhreise ar ríomhaireacht chandamach, líonraithe agus cumarsáide.

Ó ficsean eolaíochta le fionnachtana eolaíocha

Tá sé tar éis níos mó ná dhá scór bliain ó fionnachtain teleportation satis, is dócha ar cheann de na hiarmhairtí is suimiúla agus spreagúil ar "dtir" meicnic chandamach. Sular seo a rinneadh fionnachtana mór, bhain an smaoineamh seo leis an réimse na ficsean eolaíochta. An Chéad invented i 1931 ag Charles H. Fort téarma "teleportation 'mbaineadh úsáid chun cur síos a dhéanamh ar an bpróiseas trína an comhlacht agus na rudaí a aistriú ó áit amháin go ceann eile, nach bhfuil sé a shárú i ndáiríre an t-achar idir iad.

Sa bhliain 1993 d'fhoilsigh sé alt cur síos ar an prótacal faisnéise chandamach, ar a dtugtar "teleportation quantum", a roinn cuid de na comharthaí atá liostaithe thuas. Tá sé staid anaithnid a bhaineann le córas fisiceach a thomhas agus a atáirgeadh ina dhiaidh sin, nó "ath-dul" sa suíomh iargúlta (tá na gnéithe fisiceacha an chórais bunaidh i bhfeidhm aistriú). Éilíonn an próiseas na modhanna clasaiceach cumarsáide agus eliminates cumarsáid superluminal. Éilíonn sé ar an saol de mearbhaill. Go deimhin, is féidir teleportation féachaint air mar prótacal faisnéise chandamach a léiríonn an chuid is mó go soiléir nádúr an mearbhall: gan nach mbeadh an láthair staid an t-aistriú indéanta faoi chuimsiú na dlíthe a chuireann síos ar na meicnic chandamach.

Teleportation bhí ról gníomhach i bhforbairt na heolaíochta faisnéise. Ar thaobh amháin, tá sé seo le prótacal coincheapúil, a bhfuil ról ríthábhachtach i bhforbairt fhoirmiúil chandamach teoiric faisnéise, agus ar an taobh eile tá sé ina chuid bhunúsach de theicneolaíochtaí leor. An candam athsheoltóra - mar phríomhghné de fad-achair cumarsáide. Tá gach díorthach den chéanna - lasca satis teleportation, ríomh bunaithe ar thomhais agus líonra chandamach. Tá sé in úsáid mar uirlis simplí chun staidéar a dhéanamh ar "mhór" na fisice, ar curves sealadach agus ghalú na bpoll dubh.

Sa lá atá inniu teleportation satis deimhnithe i saotharlanna ar fud an domhain ag baint úsáide as éagsúla foshraitheanna agus teicneolaíochtaí, lena n-áirítear qubits photonic, athshondas maighnéadach núicléach, modhanna optúla, grúpaí na n-adamh, na hadaimh gafa agus córais leathsheoltóra. torthaí den scoth bainte amach sna turgnaimh raon teleportation teacht le satailítí. Ina theannta sin, rinneadh iarrachtaí de réir scála suas go dtí córais níos casta.

teleportation na qubits

Bhí Quantum teleportation cur síos ar dtús do na córais dhá leibhéal, na qubits mar a thugtar air. Prótacal smaoineamh ar dhá pháirtí iargúlta, ar a dtugtar Alice agus Bob, a chomhroinneann qubit 2, iad A agus B i stát íon bhfostú, ar a dtugtar freisin Bell péire. Ag an mbealach isteach chuig Alice tugadh qubit agus ceann eile a bhfuil a riocht ρ Is anaithnid. feidhmíonn sé ansin tomhais chandamach comhpháirteach, ar a dtugtar an teacht ar Bell. Déanann sé agus A i gceann de na ceithre stáit Bell. Mar thoradh air sin, disappears, an staid ionchur an qubit nuair a thomhas Alice agus Bob B qubit réamh-mheasta ag an am céanna ar P ^† _k ρP _k. Sa prótacal chéim dheireanach tharchuireann Alice thoradh clasaiceach tomhas Bob, a dhéanann iarratas oibreoir _k Pauli P chur ar ais an ρ bunaidh.

Is é an stát tosaigh ar qubit Alice mheas gan ainm, toisc go bhfuil ar shlí eile ar an prótacal a laghdú go dtí ar a thomhas iargúlta. Lena chois sin, d'fhéadfadh sé a féin a bheith mar chuid de chóras ilchodach níos mó, roinnt le tríú páirtí (sa chás seo teleportation rathúil Éilíonn gach comhghaolúcháin athsheinm leis an tríú páirtí).

Bíonn turgnamh tipiciúil de teleportation satis staid bhunaidh íon agus a bhaineann le aibítir srianta, mar shampla, sé cuaillí an sféir Bloch. Is féidir I láthair cháilíocht decoherence an stáit ath a chur in iúl go cainníochtúil cruinn teleportation F ∈ [0, 1]. Seo cruinneas idir stáit de Alice agus Bob, meánaithe thar na torthaí a bhrath an Bell agus an aibítir bunaidh. Maidir le luachanna beag ar chruinneas na modhanna ann, ag ligean do teleportation neamhfhoirfe gan acmhainn intricate. Mar shampla, d'fhéadfadh Alice thomhas go díreach ina riocht bunaidh trína chur Bob d'ullmhúchán an stáit dá bharr. An straitéis tomhais-oiliúint dá ngairtear "teleportation clasaiceach." Tá sé cruinneas is mó de F _aicme = 2/3 d'aon stát ionchur, an aibítreach coibhéiseach coinníollacha chéile neamhchlaonta ar nós an sféar Bloch sé cuaillí.

Dá bhrí sin, is léiriú soiléir ar úsáid na n-acmhainní satis le F luach cruinneas> _{Rang F.}

Ní qubit amháin

De réir fhisic chandamach, ní teleportation na qubits teoranta, d'fhéadfadh sé córas iltoiseach san áireamh. I gcás gach beart d críochta féidir a chur le chéile teleportation scéim idéalach ag baint úsáide as bonn veicteoirí maximally bhfostú stáit féidir iad a fháil ó tugadh stáit maximally bhfostú agus bonn {U _k} oibreoirí aonadach a shásamh ^{_{tr (U † j U k)}} = dδ j, k . Is féidir a leithéid prótacal a thógáil as aon teoranta-Hilbert spás r. N. Córais athróg scoite.

Ina theannta sin, Is féidir le teleportation candam maidir le córais le spás Hilbert gan teorainn, ar a dtugtar córais go leanúnach-athróg. De ghnáth, tá siad réadaithe ag modhanna Bósóin optúla, an réimse leictrigh féidir a cur síos oibreoirí quadrature.

Luas agus neamhchinnteacht prionsabal

Cad é luas teleportation quantum? Tá eolas tharchur ag luas cosúil leis an luas ar seoladh an líon céanna clasaiceach - b'fhéidir leis an luas an tsolais. Teoiriciúil, is féidir é a úsáid dá bhrí sin, conas is nach féidir le clasaiceach - mar shampla, i ríomhaireacht chandamach, i gcás ina mbeidh na sonraí ar fáil ach amháin don fhaighteoir.

An bhfuil teleportation satis violate an Prionsabal neamhchinnteacht? San am atá caite, nach bhfuil an smaoineamh teleportation glacadh i ndáiríre dáiríre ag scoláirí, toisc go raibh chreid sé go sháraíonn sé an prionsabal á thoirmeasc aon phróiseas tomhais nó scanadh a bhaint go léir an adamh faisnéis nó rud eile. I gcomhréir le prionsabal éiginnteachta, tá an níos cruinne ar an rud scanadh, an mó tionchair ag an bpróiseas scanadh go dtí go pointe amach nuair a suaite an staid bhunaidh an ruda go feadh méid nach féidir níos mó a fháil go leor eolais a chruthú macasamhail. Fuaimeanna sé áititheach: más rud é nach féidir le duine a bhaint faisnéis ón agóid a chruthú cóipeanna foirfe, ní féidir leis an dara ceann a dhéanamh.

Quantum Teleportation do Dummies

Ach na sé eolaithe (Charles Bennett, Zhil Brassar, Claude Crépeau, Richard Dzhosa, Asher Peres, agus Uilyam Vuters) le fáil ar bhealach timpeall an loighic, ag baint úsáide as gné a cheiliúradh agus paradoxical meicnic chandamach a dtugtar an Einstein-Podolsky-Rosen. Fuair siad ar bhealach a scanadh an t-eolas teleported réad A, agus an chuid untested eile tríd an éifeacht aistrithe rudaí eile i dteagmháil leis A riamh cloí.

Ina dhiaidh sin, is féidir trí iarratas a dhéanamh C nochtadh faisnéis scanadh ag brath a iontráil isteach sa stát A a scanadh. Agus nach bhfuil féin sa riocht céanna leis an bpróiseas scanadh droim ar ais, rud a bhaint amach tá teleportation, ní mhacasamhlú.

Don streachailt ar son an raon

• Tharla an chéad teleportation chandamach áit i 1997 beagnach go comhuaineach ag eolaithe ó Ollscoil Innsbruck agus Ollscoil na Róimhe. Le linn an turgnaimh foinse fótón a bhfuil polarú, agus ceann de phéire de fótón bhfostú athraíodh ionas go mbeidh an dara fótón polarú bunaidh a fuarthas. Dá bhrí sin an dá fótón spásáil óna chéile.
• In 2012, an teleportation candam rialta (An tSín Ollscoil na hEolaíochta agus Teicneolaíochta) tríd an loch alpach ar fad de 97 km. Tá foireann de eolaithe ó Shanghai faoi stiúir Juan Iinem bhainistiú meicníocht fios a cheadaítear bhíoma beacht spriocdhírithe a fhorbairt.
• I mí Mheán Fómhair, rinneadh teleportation chandamach taifead ar 143 km amach an bhliain chéanna. Eolaithe na hOstaire ó Acadamh Eolaíochtaí na hOstaire agus Ollscoil Vín faoi stiúir Antona Tsaylingera tharchuir go rathúil stáit satis idir an dá hOileáin Chanáracha na La Palma agus Tenerife. An turgnamh a úsáidtear dhá líne cumarsáide optúla sa oscailte, kvantumnaya agus clasaiceach, minicíocht polarization uncorrelated tangled péire foinsí fótón, sverhnizkoshumnye brathadóirí singil-fótón agus sioncrónaithe, clog clutch.
• I 2015, taighdeoirí ón Institiúid Náisiúnta Caighdeán agus Teicneolaíochta den chéad uair a rinne an t-aistriú eolais thar achar de níos mó ná 100 km de snáithíní optúla. Rinneadh an bhuíochas sin is féidir leis an institiúid a cruthaíodh braite fótón ag baint úsáide as nanowires superconducting ar silicide moluibdín.

Is léir nach bhfuil an idéalach a bhaineann le córas candamach nó teicneolaíochta ar fáil fós agus na fionnachtana mór na todhchaí atá fós le teacht. Mar sin féin, is féidir linn iarracht a dhéanamh na hiarrthóirí féideartha a aithint le haghaidh iarratais ar leith ar teleportation. hybridization Oiriúnach ar fáil dóibh ar bhonn comhsheasmhach agus féadfar modhanna todhchaí is bisiúla a sholáthar do teleportation chandamach agus a feidhmeanna.

ghearrthurais

Teleportation achar gearr (1 m) mar satis ríomh fochóras feistí leathsheoltóra bhfuil tuar dóchais inti, an chuid is fearr de a bhfuil léaráid de QED. Go háirithe, qubits superconducting féidir transmonovye a ráthú deterministic agus an-chruinn sliseanna teleportation. Cuireann siad ar chumas freisin sreabhadh díreach fíor-ama, inar cosúil fadhbanna ar sceallóga photonic. Lena chois sin, soláthraíonn siad ailtireacht níos Inscálaithe, agus comhtháthú níos fearr de theicneolaíochtaí reatha i gcomparáid le cur chuige roimhe seo, ar nós iain gafa. Faoi láthair, is é an míbhuntáiste amháin de na córais seo cosúil a gcuid ama comhleanúnachas teoranta (<100 ms). Is féidir an fhadhb a réiteach trí úsáid a bhaint as comhtháthú QED le ciorcaid leathsheoltóra casadh cealla chuimhne ensemble (nítrigin-ionad le folúntais nó criostail dópáilte le heilimintí tearc), is féidir a chur ar fáil ar feadh i comhleanúnachas i bhfad chun an candam stóráil sonraí. Faoi láthair, Is faoi iarrachtaí níos mó den phobal eolaíochta an cur chun feidhme.

nasc Cathair

Us teleport go dtí an scála chathair (ciliméadar roinnt) a d'fhéadfadh a fhorbairt ag baint úsáide as na modhanna optúil. Ag caillteanas sách íseal, ar fáil ar na córais luas ard agus Bandaleithid. Is féidir iad a shíneadh ó implementations deisce le córais mheán-raon ag feidhmiú thar an aer nó snáithíní optúla, le comhtháthú is féidir le ensemble de chuimhne chandamach. Thar achair fhada, ach le luas níos ísle a bhaint amach trí chur chuige hibrideach nó trí comharthaí timthriallacha maith a fhorbairt bunaithe ar phróisis neamh-Gaussach.

teileachumarsáide

Is Fad-achair teleportation satis (os cionn 100 km) limistéar gníomhach, ach fós ag fulaingt ó fadhb oscailte. qubits polarization - na hiompróirí is fearr le haghaidh teleport íseal-luais thar línte snáthoptaice fada cumarsáide agus trí mheán an aeir, ach i láthair na huaire go bhfuil an prótacal a probabilistic gheall bhrath neamhiomlán Bella.

Cé go bhfuil teleportation probabilistic agus entanglement oiriúnach d'iarratais ar nós dhriogadh entanglement agus cripteagrafaíocht chandamach, ach tá sé go soiléir difriúil ó na cumarsáide i nach mór an t-eolas ionchur a chaomhnú go hiomlán.

Má táimid ag glacadh leis an nádúr probabilistic, tá an cur i bhfeidhm an satailíte laistigh de na teacht na teicneolaíochtaí nua-aimseartha. Chomh maith leis an comhtháthú na modhanna rianú, tá an fhadhb is mó na caillteanais ard de bharr an scaipeadh an bhíoma. Is féidir é seo a shárú i gcumraíocht áit a bhfuil aimhréidhe dháileadh ó na satailíte dtí an teileascóp talún le Cró mór. Ag glacadh leis Cró satailíte de 20 cm ag 600 ar airde km agus 1 m teileascóp Cró ar an talamh, is féidir bheith ag súil thart ar 75 dB an chaillteanais i cainéal downlink atá níos lú ná 80 caillteanas dB ag leibhéal na talún. Cur i bhfeidhm an "satailíte domhain" nó "satailíte companion" Tá níos casta.

cuimhne satis

Is úsáid sa todhchaí de teleportation mar chuid de líonra Inscálaithe bhaineann go díreach leis é a chomhtháthú leis an chuimhne chandamach. Ní mór don dara ceann superb ó thaobh comhéadan comhshó éifeachtúlachta "radaíocht-ábhar ', beachtas thaifeadadh agus léitheoireachta, am agus toilleadh stórála, luas ard agus cumas stórála. Ar an gcéad dul ceadaíonn sé duit a comharthaí timthriallacha a úsáid chun cumarsáid a dhéanamh feabhas bhfad níos faide ná an t-aistriú díreach ag baint úsáide as na cóid earráid a. Bheadh forbairt chuimhne candamach maith a cheadú, ní hamháin aimhréidhe agus líonra cumarsáide teleportation a dháileadh, ach freisin ceangailte le faisnéis a stóráil a phróiseáil. I ndeireadh na dála, d'fhéadfadh sé seo dul i líonra de dáilte idirnáisiúnta ríomhaire chandamach nó bonn do Internet chandamach sa todhchaí.

forbairtí tuar dóchais inti

Mheas ensemble Núicléach go traidisiúnta tarraingteach mar gheall ar a chomhshó éifeachtach an "solas-ábhar" agus a dtréimhsí millisecond de stóráil, is féidir a bheith suas le 100 ms gá solas a tharchur ar fud an domhain. Mar sin féin, forbairtí níos forbartha Táthar ag súil anois ar bhonn na gcóras leathsheoltóra, i gcás casadh scoth Cuimhne satis ensemble comhtháite go díreach leis an ailtireacht Inscálaithe ciorcad QED. Ní féidir an chuimhne a leathnú ach an ciorcad QED am comhleanúnachas, ach freisin chun comhéadan optúla-micreathonn le haghaidh an interconversion na teileachumarsáide agus sliseanna fótón MICREATHONNACH optúla a chur ar fáil.

Dá bhrí sin, is dócha a bheith bunaithe ar fad-achair cumarsáide optúla, aonaid leathsheolta Réimnítear le haghaidh próiseála faisnéise candamaí fionnachtana sa todhchaí na n-eolaithe i réimse na trádála chandamach.