Teleportation квантӣ: ба кашфиётҳои бузурги физикҳо

teleportation квантӣ яке аз протоколҳои аз ҳама муҳим, дар иттилоот квантї аст. Дар асоси захирањои љисмонї ҳарҷумарҷ, он омили асосии аз вазифаҳои иттилооти гуногун аст ва рамзи қисми муҳими технологияҳои квантї нақши калидӣ дар рушди минбаъдаи компютерӣ квантї, шабакавӣ ва коммуникатсия.

Аз бадеӣ илм ба кашфиётҳои илмӣ

Ин беш аз ду даҳсола аз замони кашфи teleportation квантї аст, ки эҳтимол яке аз оқибатҳои ҷолибтарин ва ҷолиби "strangeness» аз механикаи квантї шудааст. Пеш аз он ки ин кашфиётҳои бузурги шуданд, ин ғоя ба олами бадеӣ илм тааллуқ дошт. Якум, дар соли 1931 аз тарафи Чарлз Ҳ Форт истилоҳи "teleportation» ихтироъ кардааст, зеро ба тасвир раванди он аз бадан ва иншоотҳои аз як ҷо ба ҷои дигар интиқол дода шуда, истифода бурда мешавад, он аст, дар ҳақиқат мағлуб масофаи байни онҳо набуд.

Соли 1993 ӯ як мақола тасвир протоколи иттилооти квантї, ном "teleportation квантї» аст, ки баъзе аз нишонаҳои дар боло номбаршуда муштарак чоп карда мешавад. Ин давлатии номаълум системаи ҷисмонӣ чен карда мешавад ва баъдан дубора ё «аз нав ба зудӣ" дар сомонаи дурдаст (унсурҳои физикии системаи аслӣ дар интиқоли ҷои боқӣ мемонад). Ин раванд талаб воситаҳои классикии алоқа ва муошират superluminal маҳв мекунад. Ин талаб мекунад, зиндагии изтироб. Дар асл, teleportation метавон ҳамчун протоколи маълумоти квантї, ки бештари таври равшан нишон медиҳанд, ки хусусияти нофаҳмиҳо дорем: бе ҳузури як давлатии гузаштани нест, мумкин аст, дар доираи қонунҳо, ки дар тасвир механикаи квантї шавад.

Teleportation нақши фаъол дар рушди илми иттилоот бозидааст. Аз як тараф, ин протокол консептуалњ, ки нақши муҳим дар рушди як квантї расмӣ мебозад аст, назарияи иттилоот, ва аз тарафи дигар онро як ҷузъи асосии бисёр технологияҳои аст. Дар repeater квантї - як унсури асосии муошират дур. Teleportation Фаъолсозии квантї, ҳисоб дар асоси андозагирии ва шабакаи квантї - ҳамаи ҳосилаҳои он мебошанд. Ин аст, ки чун абзори оддӣ барои омӯзиши «аз ҳад зиёд» аз физика, дар кунед- муваққатӣ ва бухоршавӣ истифода аз сиёҳ сӯрохиро.

Имрӯз teleportation квантї дар озмоишгоҳҳои дар саросари ҷаҳон истифода гуногуни substrates ва технология, аз ҷумла qubits photonic, њамоњангї магнитии ҳастаӣ, шеваи оптикӣ, гурӯҳҳои атоми, ки атоми дом ва системаҳои нимноқилҳо тасдиқ карда мешавад. натиҷаҳои барҷаста доранд, дар доираи teleportation таҷрибаҳои омада, бо моҳвораҳо даст оварда шудаанд. Гузашта аз ин, кӯшишҳои ба андозаи қуттӣ тағирот то ба системаҳои мураккаб бештар дода шуд.

teleportation аз qubits

teleportation квантӣ аввал барои системаҳои сатҳи дуюм, qubits ном тасвир шудааст. Протокол бо назардошти ду ҳизби дурдаст, даъват Алис ва Боб, ки qubit 2 иштирок, A ва B дар давлати ба доми пок мебошанд, инчунин ҷуфт Белл номида мешавад. Дар даромадгоҳи Алис дода qubit ва дигаре, ки ρ ҳолати номаълум аст. Он гоҳ иҷро андозагирии квантї муштарак, даъват кашфи Bell. Ин амалигардонии ва А, дар яке аз чор кишвари Bell. Дар натиҷа, давлат вуруди намудани qubit вақте ки Алис андоза нопадид ва Боб B ҳамзамон qubit дар P ^† _К ρP _{К лоиҳавӣ.} Дар протоколи қадами охир Алис натиҷаи классикии ченкунии он Боб, ки Pauli P _К оператори мазкур нисбат ба барқарор ρ аслии интиқоли.

Дар давлати ибтидоии як qubit Алис ҳисоб беном, чунки дар акси ҳол ба протокол ба ченаки дурдаст кам карда мешавад. Илова бар ин, он метавонад худи қисми таркибии низоми калонтар, муштарак бо шахси сеюм (дар ин ҳолат teleportation муваффақ ҳамаи талаб коррелятсияи видеороликҳо бо ин шахси сеюм).

Дар таҷрибаи маъмулии teleportation квантї мегирад давлати аслии пок ва тааллуқ ба алифбои маҳдуд, барои мисол, шаш сутунҳои соҳа Bloch. Дар ҳузури сифати decoherence давлат навсозӣ метавон изҳори миқдоран дақиқ ∈ teleportation F [0, 1]. Ин дурустии байни давлатҳои Алис ва Боб, бар тамоми натиҷаҳои ошкор намудани Bell ва алифбои аслии миёна. Барои арзишҳои ками дурустии усулҳои вуҷуд, имкон барои teleportation нокомил бе захираҳои мураккаб аст. Масалан, Алис метавонад бевосита вазъияти ибтидоиаш фиристод Боб барои тайёр намудани давлати resultant чен. Ин стратегияи андозагирии-тренинг ба номида «teleportation классикӣ». Он дорои як ҳадди дурустии F _синфи = 2/3, барои ҳар як давлат вуруди ин, алифбо баробар шароити мутақобилан беѓаразона ба монанди соҳаи Bloch шаш сутунҳои.

Ҳамин тавр, як далели равшани истифодаи захираҳои квантї арзиши дақиқ F> _синфи F _аст.

Ҳатто як qubit ягонаи

Бино ба физикаи квантї, teleportation аз qubits маҳдуд нест, он метавонад дар як низоми бисёрҳизбӣ-ченака. Барои ҳар як чораи ниҳоӣ г мумкин таҳия teleportation нақшаи беҳтарин истифода асоси maximally векторҳои домашон давлатӣ, ки мумкин аст, аз як давлати maximally ба доми дода ба даст оварда ва дар асоси {U _К} операторони воҳиди қонеъ ^{_{ШТ (U † к U к)}} = dδ к, К . Чунин протокол метавонад барои ниҳоӣ-Hilbert фазои р. Н. бунёд системаҳои тағйирёбанда гусаста.

Ғайр аз ин, teleportation квантї метавонад ба системаҳои бо фазои Hilbert беохир, даъват системаҳои пайваста тағйирёбанда-татбиқ намегардад. Чун қоида, онҳо аз ҷониби шеваи boson оптикӣ, дар соҳаи барқ, ки мумкин аст тасвир операторони quadrature амалӣ мегардад.

Суръат ва номуайянии принсипи

суръати teleportation квантї чӣ гуна аст? Маълумот аст, ки дар суръати монанд ба суръати интиқоли шумораи ҳамин классикии гузаранда - эҳтимолан бо суръати нур. Назариявї, он тавр метавонад истифода бурда шавад, ки чӣ тавр классикӣ не - масалан, дар компютерӣ квантї, ки дар он маълумот танҳо ба гиранда дастрас мебошанд.

Оё teleportation квантї вайрон Принсипи Номуайянии аст? Дар гузашта, ғояи teleportation аст, дар ҳақиқат ҷиддӣ аз ҷониби олимон гирифта намешаванд, зеро ба он имон шуд, ки дар он вайрон кардани принсипи манъ ягон тадбири ё бознигарии раванди ба даст овардани ҳамаи заррае иттилоотӣ ё объекти дигар. Мутобиқи принсипи номуайянї, ки дақиқ бештар объекти лайн аст, ки бештар аз он аст, раванди бознигарии дар таъсир, то як нуқтаи расида аст, вақте ки давлат аслии объекти изтироб ба чунин андозае, ки бештар метавонад маълумоти кофӣ барои сохтани русӣ нест, ба даст оварда шавад. Ин садо боварибахш: агар шахс метавонад иттилоотро аз объекти берун нест, барои сохтани нусхаи комил, охирин нест, мумкин аст анҷом дода шавад.

Teleportation квантӣ барои Dummies

Аммо шаш олимон (Чарлз Беннетт, Zhil Brassar, Клод Crépeau, Ричард Dzhosa, Ошер Перес ва Uilyam Vuters) роҳ дар атрофи ин мантиқ ёфта, истифодаи хусусияти машҳуре ва нофаҳмо механикаи квантї маълум мисли Эйнштейн-Podolsky-Rosen. Онҳо роҳи ба скан маълумоти teleported объекти А, ва қисми ноозмуда боқимонда тавассути таъсири интиқоли объектҳои дигар дар иртибот бо як ҳеҷ гоҳ ва ҷовидона ёфт.

Сипас, бо истифода аз ба Гӯшдории C маълумоти лайн вобаста кардан мумкин аст, ба давлат А ба скан дохил карда мешавад. Ва худ аст, ки дар ҳолати ҳамон тавре ки раванди бознигарии баръакс не, ба ин васила ба даст teleportation, на такрории аст.

Дар мубориза барои доираи

• Дар аввал teleportation квантї дар соли 1997 қариб як вақт аз тарафи олимон аз Донишгоҳи Innsbruck ва Донишгоҳи Рум гирифт. Дар рафти санҷиш як манбаи photon доштани кундгаро, ва яке аз як ҷуфт photons домашон тағйир дода шуд, то ки дуюмро photon кундгаро аслии ба ҳузур пазируфт. Ҳамин тавр ҳам photons аз якдигар хонем.
• Дар соли 2012, дар масофаи 97 км буд, teleportation квантї мунтазам (Донишгоҳи Чин илм ва технологияи) тавассути кӯли баландкӯҳи мавҷуд аст. Дастаи олимон аз Шанхай бо Хуан Iinem боиси идора ба таҳияи механизми шаҳодати, ки иҷозат дода чӯбро аниќ лоиҳавӣ оварда расонид.
• Дар моҳи сентябр, як teleportation квантї сабтро дар 143 км аз ҳамон сол гузаронида шуд. олимони Австрия аз Академияи илмҳои Австрия ва Донишгоҳи Вена таҳти роҳбарии Antona Tsaylingera бомуваффақият кишварҳои квантї миёни ду ҷазираҳои Canary аз La Palma ва Tenerife интиқол дода мешавад. Дар ин озмоиш истифода ду хати алоќаи оптикии дар кушода, kvantumnaya ва классикӣ, басомади кундгаро uncorrelated серљабња ҷуфт манбаъҳои photons, sverhnizkoshumnye детекторҳои ягона photon ва ҳамоҳангсозӣ соати узбакон.
• Дар соли 2015, муҳаққиқон аз Институти миллии Иёлоти Муттаҳидаи Амрико стандартҳо ва технологияи барои нахустин бор интиқоли маълумот дар масофаи бештар аз 100 км нахи оптикӣ дод. Ин ба туфайли ба донишкада таъсис детектори photon истифода nanowires superconducting аз silicide molybdenum шуд.

Маълум аст, ки беҳтарин низоми квантї ва ё технологияи то ҳол вуҷуд надорад ва кашфиётҳои бузурги оянда аст ҳанӯз ба биёяд. Бо вуҷуди ин, мо метавонем кӯшиш ба муайян намудани номзади эҳтимолӣ барои барномаҳои мушаххаси teleportation. hybridization муносиб ба онҳо дар асоси пайваста таъмин ва усулҳои метавонад ояндаи ояндадор барои teleportation квантї ва барномаҳои худро таъмин намояд.

ба масофаи кўтоњ

Teleportation масофаи кӯтоҳ (1 м) ҳамчун Субсистемаи ҳисоб квантї дастгоҳҳои нимноқилҳо умедбахш, беҳтар аз он диаграммаи аз QED аст. Аз ҷумла, qubits superconducting transmonovye метавонед Ҳисгари teleportation deterministic ва хеле дақиқ кафолат медиҳад. Онҳо ҳамчунин имконият медиҳад, ки гардиши бевоситаи вақти воқеӣ, ки ба назар мерасад, мушкилоти дар микросхемаҳои photonic. Илова бар ин, онҳо меъмории миқёспазир бештар, ва ҳамгироии беҳтари технологияҳои мавҷуда нисбат ба равишҳои пешин, ба монанди ions дом таъмин намояд. Айни замон танҳо аыидаи ин низоми зоҳиран вақти мувофиќатии маҳдуди (<100 MS) аст. Ин масъала мумкин аст бо истифода аз ҳамгироии QED бо микросхемаҳои нимноқилҳо мересанд ҳуҷайраҳои хотираи ансамбли (нитроген-иваз, бо љойњои кории холї ва ё булӯр doped бо унсурҳои замин нодир), ки метавонанд дар як вақт мувофиќатии дароз барои квантї нигаҳдории маълумот таъмин ҳал карда мешавад. Айни замон, ин татбиқи як масъала барои талошҳои бештар аз ҷомеаи илмӣ мебошад.

пайванд Сити

Мо ба миқёси шаҳр (якчанд километр) teleport метавонад бо истифода аз шеваҳои оптикӣ таҳия шудааст. Дар даст кофӣ паст, ин системаҳо таъмин суръатнокиаш баланд ва маҷрои. Онҳо мумкин аст аз амалї намудани мизи кории системаҳои миёнамӯҳлати фаъолият тавассути ҳаво ё нахи оптикӣ, бо ҳамгироии имконпазир бо ансамбли хотираи квантї дароз карда мешавад. Беш аз масофаи дур, вале бо суръати камтар мумкин аст аз ҷониби як равиши гибридии, ё тавассути рушди repeaters хуб дар асоси равандҳои ғайридавлатӣ Gaussian даст.

телекоммуникатсионӣ

Long-масофаи teleportation квантї (зиёда аз 100 км) минтақаи фаъол аст, вале ба ҳар ҳол аз масъалаи кушода мекашад. qubits кундгаро - беҳтарин наылкунандагон барои teleport пасти суръати беш дароз хатҳои нахи оптикӣ алоқа ва тавассути ҳаво, вале дар лаҳзаи протоколи бо сабаби ошкор нопурра Bella як probabilistic аст.

Ҳарчанд teleportation probabilistic ва ба доми муносиб барои барномаҳои монанди distillation аз доми ва криптография квантї ҳастанд, балки он аст, ба таври равшан гуногун аз муошират, ки дар он маълумоти вуруди бояд пурра нигоҳ дошта шуд.

Агар мо ба ин хусусияти probabilistic қабул, татбиқи моҳвора дар доираи фарогирии технологияҳои муосир мебошанд. Илова ба њамгироии усулњои пайгирии, мушкилоти асосӣ зарари баланд бо сабаби паҳн шудани чӯбро мебошанд. Ин мумкин аст, дар як танзимот, ки ба доми аз моҳвора ба телескопи заминӣ бо кушодагии калон тақсим тан пирӯз мешаванд. Фарз кушодагии моҳвораӣ аз 20 см дар баландии 600 км, 1 м телескопи кушодагии бар замин, ягон кас метавонад дар бораи 75 DB талафоти дар канали downlink аст, ки камтар аз 80 талафоти DB дар сатҳи замин интизор. Татбиқи «моҳвора замин» ё «моҳвора ёри» мураккаб бештар доранд.

хотираи квантї

истифодаи ояндаи teleportation ҳамчун қисми шабакаи миқёспазир бевосита марбут ба ҳамгироии он бо хотираи квантї аст. Охирин бояд бошукӯҳ дар робита ба самаранокии интерфейси табдили «радиатсионӣ-ин бора, як дурустии сабт ва хондани, вақт ва иқтидори нигаҳдории, суръатнокиаш баланд ва иқтидори нигаҳдории доранд. Пеш аз ҳама ба он иҷозат медиҳад ба шумо ба истифода repeaters барои баланд бардоштани коммуникатсияи фаротар аз интиқоли мустақим бо истифода аз рамзҳои ки ислоҳи хатогиро. Дар рушди хотираи квантї хуб мебуд, имкон намедиҳад, танҳо ба тақсим ва коммуникатсионӣ ба доми шабакаи teleportation, балки вобаста ба коркарди иттилоот нигоњ дошта мешавад. Дар нињояти кор, ин метавонад ба як шабакаи тақсим байналмилалӣ рӯй компютер квантї ва ё асос барои Интернет квантї оянда.

инкишофи умедбахш

ансамблҳои ҳастаӣ чун анъана аз сабаби табдилёбии самарабахши онҳо аз «сабук-масъала» ва давраҳои millisecond худро нигоҳдорӣ, ки метавонад то 100 MS лозим барои таҳвил нур ҷаҳонӣ бошад љолиб ба шумор меравад. Бо вуҷуди ин, инкишофи пешрафта ҳоло дар асоси системаҳои нимноқилҳо, ки дар он чарх аъло хотираи квантї ансамбли бевосита бо меъмории миқёспазир аз ноҳиявӣ QED ворид назар дошта шудааст. Ин хотира на фақат метавонанд тамдиди замони мувофиќатии ноҳиявӣ QED, балки низ барои таъмини интерфейси оптикӣ-печи барои interconversion телекоммуникатсия ва Ҳисгари photons печи оптикӣ.

Ҳамин тариқ, кашфњо ояндаи олимон дар соҳаи интернет квантї эҳтимол оид ба алоќаи оптикии аз масофаи дур, адад semiconducting conjugated барои коркарди иттилоот квантї асос ёбад.