Будущее Christina Kretsu
8 320

Хронология: как развивалась квантовая телепортация

Путь технологии, которая может помочь в создании сверхзащищённого квантового интернета.

В закладки

В начале 20 века учёные полагали, что понимают фундаментальные принципы природы. Атомы — прочный строительный блок всего созданного на Земле, люди доверяли ньютоновским законам движения, и казалось, что большинство проблем физики уже решили.

Однако с появлением теории относительности Эйнштейна, которая заменила классическую (ньютоновскую) механику, учёные поняли, что их знания далеки от полноценных. Интерес вызвала квантовая механика, которая полностью изменила фундаментальные законы физики.

Квантовая телепортация возможна благодаря явлению квантовой запутанности. Явление позволяет создать две частицы, которые полностью зависят друг от друга. Например, у наблюдателя есть два запутанных фотона. Он измеряет их поляризацию или направление, в котором они двигаются. Если у одного фотона вертикальная поляризация, то у другого будет точно такая же поляризация.

Согласно стандартной интерпретации квантовой механики, частицы одновременно находятся в горизонтальном или вертикальном состоянии, пока их не измерят.

Если измерить одну частицу в запутанной паре, то как бы далеко она ни находилась от второй, та сразу же получает всё измеримое состояние. Это как если бы два человека кидали кости и всегда получали одинаковый результат: он всегда случайный, но идентичный у двух людей.

Квантовая телепортация может помочь отправить сигнал или передать информацию. Для этого необходимы три субатомные частицы, например, фотоны. Два из них запутаны друг с другом, а третий содержит кубит — квантовый бит, который нужно отправить.

Допустим, один фотон из запутанной пары находится в Москве, а второй в Новосибирске. В Москве учёный измеряет один из запутанных фотонов и третью частицу одновременно. Он выясняет их свойства относительно друг друга: одинаковые они или противоположны. После измерения частицы разрушаются.

Предположим, учёный выяснил, что частицы противоположны. Он передаёт информацию коллеге из Новосибирска. Второй ученый измеряет свой запутанный фотон и знает, что противоположность его измерения — бит информации, которую он должен был получить.

Исследователи квантовой телепортации обычно генерируют запутанную пару в одном месте. Они измеряют состояние одной из запутанных частиц и сравнивают её с третьей, которая содержит бит информации для отправки. Затем с помощью лазерного луча передают информацию об относительном состоянии частиц вместе со второй запутанной частицей в другое место.

Но так как частицы чувствительны и малы, они могут потеряться. Первые эксперименты по квантовой телепортации включали передачу частиц на небольшие расстояния — несколько сантиметров. Затем ученые научились передавать частицы на несколько километров, а затем на сотни и тысячи километров.

Квантовая телепортация способна помочь в создании сверхзащищённого квантового интернета. Его почти невозможно взломать. Попытка подслушать одну из квантовых передач изменит её. Испорченная передача станет узнаваема, потому что частицы перестанут быть запутанными или передача полностью уничтожится. Таким образом, никто, не имея доступа к запутанной паре частиц, не сможет взломать сеть.

1993 год

Долгое время учёные не воспринимали идею телепортации серьёзно. Считалось, что она нарушает принцип неопределённости, запрещающий любому измерительному или сканирующему процессу извлекать информацию из атома или другого объекта.

Чем дольше сканируется объект, тем больше на него влияет процесс сканирования. Оно продолжается до тех пор, пока исходное состояние объекта не нарушится так, что нельзя получить достаточное количество информации для создания точной копии. А так как нельзя извлечь все свойства для создания идеальной копии, то сделать её невозможно.

Однако в 1993 году в журнале Physical Review Letters шесть физиков-теоретиков Чарльз Беннетт из IBM, Жиль Брассар, Клод Крепо и Ричард Джозза из Монреальского университета, Ашер Перес из Израильского технологического института и Уильям Уотерс из колледжа Уильямс опубликовали статью, в которой рассказали об использовании парадокса Эйнштейна – Подольского – Розена, чтобы обойти принцип неопределённости.

Ученые описали, что имея в каждой из лабораторий пару запутанных частиц и возможность обменяться двумя битами информации, можно передать информацию от первой частицы ко второй, которая находится у удалённой лаборатории. Квантовая информация с первой частицы исчезает и восстанавливается на второй благодаря их запутанности.

Тогда ещё неизвестное квантовое явление описали как «телепортинг» и объяснили, чем оно отличается от популярной в научной фантастике «телепортации». Квантовая телепортация не передает энергию или тело на расстоянии.

1995-1997 годы

Команда Беннетта создала квантовую теорию запутанности и предложила несколько методов для точной передачи классической и квантовой информации через шумные каналы.

1997 год

Под руководством Антона Цайлингера из Университета Инсбрука и Франческо де Мартини из Университета Рима прошла первая экспериментальная квантовая телепортация поляризационного состояния фотона.

2004 год

В июньском журнале Nature вышла статья, в которой две группы ученых рассказали о телепортации квантового состояния атома. Команда американских ученых телепортировала кубит на основе иона атома бериллия, а австрийская — квантовое состояние иона атома кальция. Эти эксперименты сделали большой шаг в создании квантовых компьютеров и реализации квантовой криптографии.

В этом же году физики Венского университета телепортировали фотоны на расстояние 600 метров через реку Дунай. Для эксперимента учёные использовали канализационную систему под руслом реки, по которой протянули оптоволоконный кабель. По словам учёных, ценность эксперимента в том, что они провели его в условиях, максимально приближённых к реальным.

2006 год

Учёные впервые передали информацию между светом и веществом: квантами лазерного излучения и атомами цезия. Исследователи из Института квантовой оптики имени Макса Планка в Гархинге и Института Нильса Бора в Копенгагене перенесли квантовое состояние светового импульса в макроскопический объект — ансамбль из 10-12 атомов.

2009 год

Физики впервые телепортировали квантовое состояние кубита на один метр. До этого телепортация удавалась на более короткие расстояния.

Установка для телепортации

2010 год

В эксперименте физиков из Научно-технического университета Китая и Университета Цинхуя квантовое состояние фотонов передалось на 16 км. Средняя точность передачи достигла 89%, что превышало предел предыдущих исследований на две трети. Исследование подтвердило возможность квантовой телепортации в космосе и шагом вперёд в использовании квантовой коммуникации в глобальном масштабе.

2012 год

Группа китайских ученых сообщила, что они провели квантовую телепортацию через озеро Цинхай — на расстояние 97 км. Предыдущий рекорд — 16 км, установленный этими же исследователями.

Через восемь дней после сообщения китайских ученых европейская и канадская группы рассказали, что передали информацию с одного из Канарских островов к другому. Так они увеличили расстояние до 143 км.

2014 год

Физики Делфтского технического университета (Нидерланды) продемонстрировали квантовую телепортацию между двумя кубитами, отдалённых друг от друга на три метра. Ученые достигли точной телепортации квантовой информации на короткие расстояния. Это стало важным шагом на пути к созданию квантового интернета.

Спустя несколько месяцев исследователи из Университета Женевы провели эксперимент, в котором телепортировали фотон с помощью оптоволоконного кабеля на рекордное расстояние для этого типа передачи — 25 км. Команда побила свой же рекорд, установленный в 2003 году.

2015 год

Группа учёных из Национального института стандартов и технологий США телепортировала фотоны по оптоволоконному кабелю на 102 км. Новую технологию можно использовать для создания устройств — квантовых ретрансляторов. Они периодически могут передать данные, чтобы расширить охват сети и, возможно, этого будет достаточно, чтобы построить квантовый интернет.

2017 год

В Китае совершили первую квантовую телепортацию с Земли на орбиту. Физики из Шанхая заявили, что переправили информацию с квантового спутника «Мо-цзы» на станцию слежения на Земле. Так ученые телепортировали одиночные фотоны с наземной обсерватории на спутник на околоземной орбите, удалённый от нее на 1400 км. Успешная реализация открыла дорогу к сверхдальней телепортации и стала первым шагом на пути к созданию квантового интернета.

Сейчас

#будущее

Материал опубликован пользователем. Нажмите кнопку «Написать», чтобы поделиться мнением или рассказать о своём проекте.

Написать
{ "author_name": "Christina Kretsu", "author_type": "self", "tags": ["\u0431\u0443\u0434\u0443\u0449\u0435\u0435"], "comments": 43, "likes": 40, "favorites": 1, "is_advertisement": false, "subsite_label": "future", "id": 42840, "is_wide": true, "is_ugc": true, "date": "Tue, 14 Aug 2018 15:57:00 +0300" }
{ "id": 42840, "author_id": 101172, "diff_limit": 1000, "urls": {"diff":"\/comments\/42840\/get","add":"\/comments\/42840\/add","edit":"\/comments\/edit","remove":"\/admin\/comments\/remove","pin":"\/admin\/comments\/pin","get4edit":"\/comments\/get4edit","complain":"\/comments\/complain","load_more":"\/comments\/loading\/42840"}, "attach_limit": 2, "max_comment_text_length": 5000, "subsite_id": 199118 }

43 комментария 43 комм.

Популярные

По порядку

Написать комментарий...
2

то как бы далеко она ни находилась от второй, та СРАЗУ ЖЕ получает всё измеримое состояние

У кого-нибудь есть ссылка на человекопонятное объяснение (желательно, по-русски, т.к. по-английски такие хитрые материи тяжко воспринимать) вот этого момента про "сразу же"? На Википедию, плз, не отправляйте, там второй абзац старательно взрывает мозг глубиной формулировки.

Ответить
0

етот джентльмен очень доходчиво все объяснил. я все понял и, кажется, мой кот тоже все понял.

а когда я прочел ето предложение:
"Если измерить одну частицу в запутанной паре, то как бы далеко она ни находилась от второй, та сразу же получает всё измеримое состояние."
понял, только, что баба писала.
мораль.

Ответить
0

| человекопонятное объяснение вот этого момента про "сразу же"

"сразу же" - одномоментно. Даже, если частицы на разных "краях" вселенной.

Ответить
2

Раскрываю суть непонимания.
Из Википедии:
Измерение параметра одной частицы приводит к мгновенному (выше скорости света) прекращению запутанного состояния другой, что находится в логическом противоречии с принципом локальности (при этом теория относительности не нарушается и информация не передаётся).

Вот в чём соль этой загогулины я никак не пойму. Прекращение запутанного состояния (схлопывание волновой функции и возникновение детерминированных состояний у запутанных частиц) происходит одномоментно, но теория относительности не нарушается, т.к. по факту информация быстрее света не передаётся. Как я понимаю, в этой части исследования уже вышли из области гипотез и споров.
Я не говорю о полном объяснении происходящего — его до сих пор у учёных умов нет, только гипотезы. Я лишь о разъяснении парадоксального на первый взгляд (и не только на первый) момента с тем, что мгновенное распространение события как бы и есть, и в то же время его нет.

Ответить
0

После того как запутали частицы, они стали единым целым (будто одна такая "распределенная" по пространству частица). А так как частица переходит из одного состояния в другое одномоментно, то и получается, что разлетевшиеся спутанные фотоны одномоментно "получают" некое состояние.

Как сильно притянутая за уши аналогия: создали два ярлыка на один файл, растащили их по разным папкам, затем удалили файл, разрушив связь, и потом "измерив" ярлыки, узнаём одно и то же состояние файла. При этом нам не потребовалось для "измерения" одного ярлыка как то взаимодействовать с другим, т.е. информация от одного другому не передавалась.

Ответить
0

Ваша аналогия, увы, слишком грубая, по-моему. Я в ней не вижу места разъяснению существования мгновенной "связи" между запутанными частицами ("жуткого дальнодействия" словами Эйнштейна), не противоречащей теории относительности.

Ответить
0

Да, сильно грубая. Может быть внутри нашего мира и невозможно понять как это реализовано. В случае симуляции нашей вселенной, например, такое дальнодействие вполне организуемо.

Ответить
0

Так прикол в том, что меня не объяснение явления дальнодействия интересует. Т.е., интересует, конечно, но сейчас речь не о том. ))
Я хочу найти внятное и цельное объяснение того, как так выходит, что это квантовое дальнодействие в каком-то смысле есть (и оно не является математической абстракцией, как было в старой гипотезе со скрытыми параметрами), но в то же время теория относительности не нарушается.

Ответить
2

Теория относительности не нарушается, потому что передачи информации не происходит: после измерения одной частицы из пары мы получаем значение ее параметра, которое является случайным. Поскольку с помощью такого измерения невозможно передавать информацию, то она не передается.

Ответить
0

Вот что значит вовремя высказанная мысль! Спасибо! ))
Это объяснение я десятки раз прокручивал в голове, но как-то не заходило оно. Видимо, потому что мешало однозначное присутствие в нём дальнодействия. Не зря Эйнштейн прозвал его "жутким" — принять его осознанно можно, а вот смириться с этим подсознательно — трудновато (даже почти ничего не понимая из теории). Но сейчас подсознание, видимо, отступило под напором массы фактов и всё зашло. )))

Ответить
0

Посмотри ролик на ютубе. Суть в том, что фотон постоянно хаотично вращается и пока его не измеряют его направление спина не определено. В момент измерения направление вращение фиксируется. И если у него есть запутанный фотон, то он в этот же самый момент принимает такое же состояние. Это значит, что каким бы ни был коротким промежуток между первым и вторым измерениями, всегда спин второго фотона будет таким же как у первого

Ответить
0

Перечитайте, плз, мой вопрос и диалог с Алексеем.
Я не прошу разъяснения суть запутанности. Меня интересует объяснение её практических последствий, которые не нарушают ТО, хотя казалось бы должны. И это не какой-то фундаментальный вопрос. Просто никак не получается найти толковую статью.

Ответить
1

ТО не нарушается, т.к. передачи информации нет. Мы не задаём параметр для передачи. Он определяется случайно.

Ответить
0

Да. Мне уже пробило мозговую кость. ))
Выше ответил Денису.
Но обстоятельной статье, излагающей этот момент явления, я всё равно был бы очень рад.

Ответить
0

А чем это отличается от: при спутывании фотоны получают одинаковый спин, который потом и измеряется?

Ответить
0

В принципе - ничем. Просто в видео, которое смотрел, я именно так объяснялось

Ответить
0

Если ничем, то при чем тут телепортация? Это как на 2 флешки записать одинаковую информацию разнести по разным углам, а потом говорить, что флешки запутаны и телепортируют информацию. Я с вами не спорю, просто хочется понять.

Ответить
0

Вот зря я согласился с тобой, что ничем. Фотон определяет вращение во время измерения и потому информация может быть телепортирована из-за этого явления.
Тут уже скидывали видео это самое. Но я повторю ссылку https://youtu.be/SnQkTfSpfOU
Смотреть надо с 14:05

Ответить
1

Вот здесь подробно тема рассмотрена: http://www.eslitak.com/index/neravenstva-bella/0-17

Ответить
0

Спасибо большое! Шикарное изложение!

Ответить
1

Обращайтесь)
Если тема реально интересна, могу порекомендовать ещё вот эту книгу:
Квантовый вызов. Дж. Гринштейн, А. Зайонц
После прочтения понимаешь, насколько реальный мир далёк от нашего представления о нём. Мы и сейчас недалеко ушли от предков, которые считали, что Солнце вращается вокруг Земли.

Ответить
1

А про сейчас пусто :-(

Ответить
4

Сейчас будущее.

Ответить
2

Ита шо можна буэт в каэску без пинга играть?

Ответить
1

Единственное квантовое, что я видел в реальной жизни - это кисло-сладкий соус.

Ответить
0

Есть еще квантовые продажи.

Ответить
0

А как же спорт-бар?

Ответить
0

Кто в теме подскажите, пожалуйста: эта технология как-нибудь влияет на развитие перемещения пилотируемых объектов в космосе или к этому вообще никак не относится, так как при телепортинге объект не перемещается из одного места в другое?

Ответить
1

При таком "телепортинге" теоретически можно из огромного количества запутанных частиц в одном месте сделать такой же объект в другом месте, но первый объект будет уничтожен.

Ответить
0

А чем это отличается от телепортации? Если у нас есть яблоко и мы его хотим телепортировать в соседнюю лабораторию, то в исходной оно должно исчезнуть, а в соседней в тот же момент появиться. При "телепортинге" оно не исчезает, а уничтожается?

Ответить
0

То есть, это не портал, когда просунул в него руку и она уже "где-то там"

Ответить
0

хм.. а почему бы и нет?
допустим, вход в портал - устройство которое сканирует и тут же уничтожает запутанные частицы, а выход - их "печатает".
тогда можно нырнуть в этот портал и телепортироваться)

Ответить
0

для начала надо понять, применимо ли понятие "оригинала" при копировании сознаний (допустим), и что делает тебя тобой (т.е. тебя копируют, но "оригинальный ты" определишь, что вот да, моя копия - т.е. что делает тебя индивидуальным?).

Если так подумать, прыгая в такой "портал" - оригинальный ты уничтожаешься и создается твоя копия, по сути еще один человек.

Ответить
0

Прогресс есть, но квантовые компьютеры развиваются быстрее сетей. Не успеют перевести весь интернет на квантовые сети до "взлома" ssl.

Ответить
0

SSL давно взломан

Ответить
0

Речь об алгоритмах шифрования, ес-но, а не протоколах, их использующих.

Ответить
0

Вся нынешняя физика основана на ошибочной теории, начиная с Эйнштейна. Какие то результаты есть, но это больше похоже на эксперименты братьев Монгольфье. Они думали, что от сжигания особой смеси шерсти и соломы образуется электрический газ. Воздушный шар полетел, теория как бы подтвердилась

Ответить
0

Если сделать два шарика соединенных арматурой и закрепить их на смещенной оси, то измеряя один шарик оказанием на него воздействия и перемещая его мы будем перемешать и второй шарик - но при этом мы тупые и пока нам не позвонят по телефону и не сообщают, что мы переместили первый шарик, мы не будем знать, что второй переместился.

Это парадокс решается очень просто, ключевой момент в нем то, что мы тупые.

Ответить

0

Квантовая телепортация помогает отправить сигнал или передать информацию.

Как я понимаю, квантовая телепортация помогает только проверить информацию, но никак не передать.

Ответить
0

Университета Цинхуя, Цинхуя говорите))

Ответить
0
{ "page_type": "article" }

Прямой эфир

[ { "id": 1, "label": "100%×150_Branding_desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop" ], "adfox_method": "createAdaptive", "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "bugf", "p2": "ezfl" } } }, { "id": 2, "label": "1200х400", "provider": "adfox", "adaptive": [ "phone" ], "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "bugf", "p2": "ezfn" } } }, { "id": 3, "label": "240х200 _ТГБ_desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "bugf", "p2": "fizc" } } }, { "id": 4, "label": "240х200_mobile", "provider": "adfox", "adaptive": [ "phone" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "bugf", "p2": "flbq" } } }, { "id": 5, "label": "300x500_desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "bugf", "p2": "ezfk" } } }, { "id": 6, "label": "1180х250_Interpool_баннер над комментариями_Desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "h", "ps": "bugf", "p2": "ffyh" } } }, { "id": 7, "label": "Article Footer 100%_desktop_mobile", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet", "phone" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "bugf", "p2": "fjxb" } } }, { "id": 8, "label": "Fullscreen Desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet" ], "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "bugf", "p2": "fjoh" } } }, { "id": 9, "label": "Fullscreen Mobile", "provider": "adfox", "adaptive": [ "phone" ], "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "bugf", "p2": "fjog" } } }, { "id": 10, "disable": true, "label": "Native Partner Desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "clmf", "p2": "fmyb" } } }, { "id": 11, "disable": true, "label": "Native Partner Mobile", "provider": "adfox", "adaptive": [ "phone" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "clmf", "p2": "fmyc" } } }, { "id": 12, "label": "Кнопка в шапке", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "p1": "bscsh", "p2": "fdhx" } } }, { "id": 13, "label": "DM InPage Video PartnerCode", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet", "phone" ], "adfox_method": "createAdaptive", "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "h", "ps": "bugf", "p2": "flvn" } } }, { "id": 14, "label": "Yandex context video banner", "provider": "yandex", "yandex": { "block_id": "VI-223676-0", "render_to": "inpage_VI-223676-0-1104503429", "adfox_url": "//ads.adfox.ru/228129/getCode?pp=h&ps=bugf&p2=fpjw&puid1=&puid2=&puid3=&puid4=&puid8=&puid9=&puid10=&puid21=&puid22=&puid31=&puid32=&puid33=&fmt=1&dl={REFERER}&pr=" } }, { "id": 15, "label": "Плашка на главной", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet", "phone" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "p1": "byudx", "p2": "ftjf" } } }, { "id": 16, "label": "Кнопка в шапке мобайл", "provider": "adfox", "adaptive": [ "tablet", "phone" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "p1": "byzqf", "p2": "ftwx" } } }, { "id": 17, "label": "Stratum Desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop" ], "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "bugf", "p2": "fzvb" } } }, { "id": 18, "label": "Stratum Mobile", "provider": "adfox", "adaptive": [ "tablet", "phone" ], "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "bugf", "p2": "fzvc" } } }, { "id": 19, "label": "Тизер на главной", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet", "phone" ], "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "p1": "cbltd", "p2": "gazs" } } } ]
Хакеры смогли обойти двухфакторную
авторизацию с помощью уговоров
Подписаться на push-уведомления
{ "page_type": "default" }