
中国科学家刚刚打破了传送的记录。不,他们还没有把任何人带到太空飞船上。相反,他们将一包信息从西藏发送到轨道上的卫星,在地球表面上方高达870英里(1,400公里)。
更具体地说,科学家将光子的量子状态(有关其两极化)的量子状态射入轨道。
团队不仅设置了量子传送距离的记录,他们还表明,可以建立一个用于长距离量子通信的实用系统。如果不提醒用户,这种通信系统将不可能窃听,这将使在线通信更加安全。
这样的实验以前已经进行过,但是澳大利亚布里斯班格里菲斯大学的量子动态中心主任霍华德·怀斯曼(Howard Wiseman)在一封电子邮件中告诉Live Science,该电子邮件扩大了该技术的可能性。 [10个未来派技术的“星际迷航”粉丝很乐意看到这是给出的
他说:“这要困难得多,因为它是一个快速移动的目标,而您在太空中必须在不得不摆弄的空间中出门,而没有任何人摆弄它们。” “这是迈向全球规模的重要一步量子通信。”
怪异的对
该实验利用了描述量子力学的几种现象之一:纠缠或“距离怪异的作用”,如阿尔伯特·爱因斯坦所说的那样。当两个粒子纠缠在一起时,它们保持连接,以便对一个粒子进行的动作也会影响另一个动作,无论两者相距多远。同样,当一个人在纠缠二人组中测量一个粒子的状态时,您会自动知道第二个粒子的状态。物理学家称这些状态称为“相关”,因为如果一个粒子(例如一个光子)处于“向上”状态,其纠缠伙伴将处于“向下”状态 - 一种镜像。 (严格来说,这两个粒子在其中有四种可能的组合)。
怪异的部分是,一旦测量了第一个粒子的状态,第二个粒子的状态就会以某种方式“知道”它应该处于什么状态。信息似乎瞬间传播,而没有光速限制。 [您可以在现实生活中看到爱因斯坦的相对论的8种方式这是给出的
传送信息
6月,同一位研究人员报道量子传送的另一个壮举:他们发送了纠缠的光子从Micius卫星到两个地面站,在994英里至1,490英里(1,600和2,400公里)之间,具体取决于卫星在其轨道上的位置。虽然该实验表明纠缠可能在很长的距离上发生,但新实验使用该纠缠将光子的量子状态传输到遥远的位置。
在最新的实验中,由上海科学技术大学的Ji-Gang Ren领导的中国团队将激光从西藏的一个地面站发射到轨道上的卫星。那个激光束在地面上带有一个带有另一个光子的光子。然后,他们用第三个光子将光子纠缠在地面上,并测量其量子状态。但是科学家实际上并没有透露国家本身。他们只是问他们的状态(在这种情况下,垂直或水平极化)是相同还是不同的。共有四种可能的组合:垂直垂直,垂直 - 摩托马尔,水平垂直和水平 - 霍森塔尔。由于地面上颗粒的状态与卫星上的颗粒状态相关,因此观察者看着卫星的光子,同时知道光子必须在与地面上两个光子相关的四个可能状态之一中。
如果有一个人在卫星中骑行,一旦他们被告知地面光子的状态是相同或不同的,那么他们将足够知道可以重建地面光子的状态并在其单个光子上复制它。地面上的光子将其量子状态传送到轨道。
虽然听起来信息的传播速度比光快,但无法将此属性用作瞬时消息系统。那是因为即使纠缠颗粒的状态相关,在测量它们之前,您不知道它们是什么,也无法控制状态。
但是,纠缠粒子可以做的是充当消息的完美身份验证器。原因是观察粒子的行为改变了其行为。如果窃听者试图在最近的实验中拦截卫星与地面之间的传播,则光子的量子状态(由科学家衡量)将无法正确关联。
中国团队设法使纠缠在310英里(500公里)至870英里(1,400公里)的距离上,是卫星的最大距离。这比任何人都设法发送纠缠的州更远。纠缠的光子在通往目的地的途中无法与其他任何事物进行互动,因为一旦他们这样做,他们的状态就被“观察到”了 - 通过互动揭示。因此,如果在到达目的地之前观察到光子,则传送不起作用。当科学家进行这样的实验时,他们不仅会一次发送单个光子。为了获得他们想要的测量,他们需要发送很多。根据这项研究,即使在数以百万计的光子中,卫星也只能可靠地接收911个空间。 [信息图:量子纠缠的工作方式这是给出的
如果这些相同的光子是通过光纤电缆发送的,而不是通过空间发送的,则光子之间的连接将因热和振动等因素的干扰而破坏,甚至与电缆的随机相互作用。因此,从纠缠的光子中获得测量可能需要3800亿年。另一方面,卫星在大气之外,纠缠的光子被宠坏的机会少得多。
NTT基础研究实验室的高级研究科学家比尔·蒙罗(Bill Munro)在接受现场科学的采访时说:“使用纤维,您会失去许多光子。”向轨道上光线的光子意味着您可以构建一个实际的通信系统。 “你可以从中国芒罗说,减少对信号并获得更多光子的干扰的问题是可以解决的技术和工程问题。
芒罗(Munro)和怀斯曼(Wiseman)都指出,人们经常将传送视为将实际物体(或光子)移动到另一个地方。 “人们有这个'星际迷航蒙罗说:“进近。他们想到了原子被传送。我们正在移动的是从一个[量子]到另一个[量子]位的信息。有任何信息 - 只有信息。这很难让你四处走动。”
该研究出现在arxiv7月4日。
最初出版现场科学。