Китайцы первыми продемонстрировали телепортацию на околоземную орбиту

Китайцы первыми продемонстрировали телепортацию на околоземную орбиту

Лазеры в космосе, Новости науки и техники Комментариев к записи Китайцы первыми продемонстрировали телепортацию на околоземную орбиту нет

В новой работе авторы использовали генератор запутанных фотонов, установленный не на спутнике, а на Земле, в обсерватории Нгари (Тибет). Он создавал свыше четырех тысяч запутанных пар в секунду, один фотон из каждой отправлялся лучом лазера к спутнику, который пролетал над генератором каждую полночь. Сначала ученые показали, что квантовая запутанность сохраняется между Землей и спутником, а затем провели телепортацию поляризации фотона. В действительности, для надежной проверки телепортации ученым требовалось создавать не одну, а сразу две запутанных пары фотонов.

Команда миссии спутника квантовой связи QUESS (иначе, «Мо-Цзы») сообщила о первых успехах в телепортации фотонов с поверхности Земли на орбиту. В рамках месячного эксперимента физикам удалось осуществить телепортацию 911 фотонов на расстояние от 500 до 1400 километров. Это рекордные дистанции для квантовой телепортации. Препринт исследования опубликован на сервере arXiv.org, кратко о нем сообщает MIT Technoogy Review.

Ground-to-satellite quantum teleportation
An arbitrary unknown quantum state cannot be precisely measured or perfectly replicated. However, quantum teleportation allows faithful transfer of unknown quantum states from one object to another over long distance, without physical travelling of the object itself. Long-distance teleportation has been recognized as a fundamental element in protocols such as large-scale quantum networks and distributed quantum computation. However, the previous teleportation experiments between distant locations were limited to a distance on the order of 100 kilometers, due to photon loss in optical fibres or terrestrial free-space channels. An outstanding open challenge for a global-scale «quantum internet» is to significantly extend the range for teleportation. A promising solution to this problem is exploiting satellite platform and space-based link, which can conveniently connect two remote points on the Earth with greatly reduced channel loss because most of the photons’ propagation path is in empty space. Here, we report the first quantum teleportation of independent single-photon qubits from a ground observatory to a low Earth orbit satellite — through an up-link channel — with a distance up to 1400 km. To optimize the link efficiency and overcome the atmospheric turbulence in the up-link, a series of techniques are developed, including a compact ultra-bright source of multi-photon entanglement, narrow beam divergence, high-bandwidth and high-accuracy acquiring, pointing, and tracking (APT). We demonstrate successful quantum teleportation for six input states in mutually unbiased bases with an average fidelity of 0.80+/-0.01, well above the classical limit. This work establishes the first ground-to-satellite up-link for faithful and ultra-long-distance quantum teleportation, an essential step toward global-scale quantum internet.
https://arxiv.org/abs/1707.00934

Квантовая телепортация заключается в передаче квантового состояния одной частицы другой частице без непосредственного переноса первой частицы в пространстве. Чтобы телепортировать, например, поляризацию фотона потребуется пара квантово запутанных частиц. Одну из запутанных частиц должен держать у себя отправитель квантового состояния, а вторую — получатель. Затем отправитель производит измерение одновременно над передаваемой частицей и одной из частиц запутанной пары. Квантовая запутанность устроена таким образом, что две частицы ведут себя как единая система — запутанная частица у получателя чувствует, что с ее парой провели измерение и изменяет свое состояние. Зная результат измерения на стороне отправителя (его можно отправить по обычному каналу) можно получить точную копию отправляемой частицы — сразу у получателя. Подробнее об этом можно прочитать в нашем материале квантовой азбуки: «Телепортация».

Ранее расстояние для телепортации ограничивалось десятками километров — в 2012 году австрийские физики телепортировали состояния фотонов между Ла Палма и Тенерифе (143 километра). Новая работа преодолевает этот рубеж и улучшает его в несколько раз.

Одна из главных задач для телепортации — распределение запутанных фотонов между отправителем (на Земле) и получателем (спутником) — уже была решена физиками. Работа по созданию запутанной пары, разделенной на 1200 километров была опубликована месяц назад в журнале Science. С использованием этих пар оставалось только экспериментально продемонстрировать саму телепортацию.

Самые большие потери были связаны с турбулентностью и неоднородностью атмосферы Земли. Эти эффекты приводят к уширению пучка запутанных фотонов и их рассеянию — а значит меньше частиц долетает до спутника.

Всего удалось успешно телепортировать 911 частиц — а за время всего эксперимента были подготовлены и переданы миллионы фотонных пар. Авторы отмечают, что точность телепортации достигает 80 процентов, а потери составляют от 41 до 52 децибелл (долетает один фотон из 100 тысяч). Если передавать аналогичный сигнал по 1200-километровому оптоволокну с уровнем потерь 0,2 децибелла на километр, то на передачу хотя бы одного фотона уйдет время в 20 раз большее, чем время жизни Вселенной.

Источник: https://nplus1.ru/news/2017/07/11/teleportation

Рекомендуем для Вас

Leave a comment

You must be logged in to post a comment.


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.rf.mail@yandex.ru

Back to Top