
中國科學家剛剛打破了傳送的記錄。不,他們還沒有把任何人帶到太空飛船上。相反,他們將一包信息從西藏發送到軌道上的衛星,在地球表面上方高達870英里(1,400公里)。
更具體地說,科學家將光子的量子狀態(有關其兩極化)的量子狀態射入軌道。
團隊不僅設置了量子傳送距離的記錄,他們還表明,可以建立一個用於長距離量子通信的實用系統。如果不提醒用戶,這種通信系統將不可能竊聽,這將使在線通信更加安全。
這樣的實驗以前已經進行過,但是澳大利亞布里斯班格里菲斯大學的量子動態中心主任霍華德·懷斯曼(Howard Wiseman)在一封電子郵件中告訴Live Science,該電子郵件擴大了該技術的可能性。 [10個未來派技術的“星際迷航”粉絲很樂意看到這是給出的
他說:“這要困難得多,因為它是一個快速移動的目標,而您在太空中必須在不得不擺弄的空間中出門,而沒有任何人擺弄它們。” “這是邁向全球規模的重要一步量子通信。 ”
怪異的對
該實驗利用了描述量子力學的幾種現象之一:糾纏或“距離怪異的作用”,如阿爾伯特·愛因斯坦所說的那樣。當兩個粒子糾纏在一起時,它們保持連接,以便對一個粒子進行的動作也會影響另一個動作,無論兩者相距多遠。同樣,當一個人在糾纏二人組中測量一個粒子的狀態時,您會自動知道第二個粒子的狀態。物理學家稱這些狀態稱為“相關”,因為如果一個粒子(例如一個光子)處於“向上”狀態,其糾纏夥伴將處於“向下”狀態 - 一種鏡像。 (嚴格來說,這兩個粒子在其中有四種可能的組合)。
怪異的部分是,一旦測量了第一個粒子的狀態,第二個粒子的狀態就會以某種方式“知道”它應該處於什麼狀態。信息似乎瞬間傳播,而沒有光速限制。 [您可以在現實生活中看到愛因斯坦的相對論的8種方式這是給出的
傳送信息
6月,同一位研究人員報導量子傳送的另一個壯舉:他們發送了糾纏的光子從Micius衛星到兩個地面站,在994英里至1,490英里(1,600和2,400公里)之間,具體取決於衛星在其軌道上的位置。雖然該實驗表明糾纏可能在很長的距離上發生,但新實驗使用該糾纏將光子的量子狀態傳輸到遙遠的位置。
在最新的實驗中,由上海科學技術大學的Ji-Gang Ren領導的中國團隊將激光從西藏的一個地面站發射到軌道上的衛星。那個激光束在地面上帶有一個帶有另一個光子的光子。然後,他們用第三個光子將光子糾纏在地面上,並測量其量子狀態。但是科學家實際上並沒有透露國家本身。他們只是問他們的狀態(在這種情況下,垂直或水平極化)是相同還是不同的。共有四種可能的組合:垂直垂直,垂直 - 摩托馬爾,水平垂直和水平 - 霍森塔爾。由於地面上顆粒的狀態與衛星上的顆粒狀態相關,因此觀察者看著衛星的光子,同時知道光子必須在與地面上兩個光子相關的四個可能狀態之一中。
如果有一個人在衛星中騎行,一旦他們被告知地面光子的狀態是相同或不同的,那麼他們將足夠知道可以重建地面光子的狀態並在其單個光子上複製它。地面上的光子將其量子狀態傳送到軌道。
雖然聽起來信息的傳播速度比光快,但無法將此屬性用作瞬時消息系統。那是因為即使糾纏顆粒的狀態相關,在測量它們之前,您不知道它們是什麼,也無法控制狀態。
但是,糾纏粒子可以做的是充當消息的完美身份驗證器。原因是觀察粒子的行為改變了其行為。如果竊聽者試圖在最近的實驗中攔截衛星與地面之間的傳播,則光子的量子狀態(由科學家衡量)將無法正確關聯。
中國團隊設法使糾纏在310英里(500公里)至870英里(1,400公里)的距離上,是衛星的最大距離。這比任何人都設法發送糾纏的州更遠。糾纏的光子在通往目的地的途中無法與其他任何事物進行互動,因為一旦他們這樣做,他們的狀態就被“觀察到”了 - 通過互動揭示。因此,如果在到達目的地之前觀察到光子,則傳送不起作用。當科學家進行這樣的實驗時,他們不僅會一次發送單個光子。為了獲得他們想要的測量,他們需要發送很多。根據這項研究,即使在數以百萬計的光子中,衛星也只能可靠地接收911個空間。 [信息圖:量子糾纏的工作方式這是給出的
如果這些相同的光子是通過光纖電纜發送的,而不是通過空間發送的,則光子之間的連接將因熱和振動等因素的干擾而破壞,甚至與電纜的隨機相互作用。因此,從糾纏的光子中獲得測量可能需要3800億年。另一方面,衛星在大氣之外,糾纏的光子被寵壞的機會少得多。
NTT基礎研究實驗室的高級研究科學家比爾·蒙羅(Bill Munro)在接受現場科學的採訪時說:“使用纖維,您會失去許多光子。”向軌道上光線的光子意味著您可以構建一個實際的通信系統。 “你可以從中國芒羅說,減少對信號並獲得更多光子的干擾的問題是可以解決的技術和工程問題。
芒羅(Munro)和懷斯曼(Wiseman)都指出,人們經常將傳送視為將實際物體(或光子)移動到另一個地方。 “人們有這個'星際迷航蒙羅說:“進近。他們想到了原子被傳送。我們正在移動的是從一個[量子]到另一個[量子]位的信息。有任何信息 - 只有信息。這很難讓你四處走動。”
該研究出現在arxiv7月4日。
最初出版現場科學。