क्वान्टम teleportation: physicists को ठूलो आविष्कारहरू

क्वान्टम teleportation क्वांटम जानकारी सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण प्रोटोकल को छ। भ्रम को भौतिक स्रोतहरू आधारित, यो विभिन्न जानकारी कार्यहरू को मुख्य तत्व हो र क्वांटम कम्प्युटिङ, नेटवर्किंग र संचार को अगाडी विकास मा एक महत्वपूर्ण भूमिका खेल्दै क्वांटम प्रविधिहरू एउटा महत्त्वपूर्ण भाग प्रतिनिधित्व गर्दछ।

वैज्ञानिक आविष्कारहरू गर्न विज्ञान कल्पना बाट

यो शायद छ क्वांटम मेकानिक्स को "विलक्षणता" को सबै भन्दा रोचक र रोमाञ्चक नतिजा एक क्वांटम teleportation को खोज, देखि दुई दशक भन्दा बढी भएको छ। यी महान आविष्कारहरू गरियो अघि, यो विचार विज्ञान कल्पना दुनियाँमा गर्न belonged। पहिलो द्वारा चार्ल्स एच फोर्ट शब्द "teleportation" मा 1931 आविष्कार देखि जो शरीर र वस्तुहरु अर्को एक ठाउँ बाट हस्तान्तरण गर्दै प्रक्रिया वर्णन गर्न प्रयोग गरिएको छ, यो साँच्चै बीच दूरी हटाउन छैन।

1993 मा उहाँले एउटा क्वांटम जानकारी प्रोटोकल वर्णन माथि दिइएका लक्षण केही साझा गर्ने "क्वांटम teleportation" भनिन्छ लेख, प्रकाशित। यो एक शारीरिक प्रणाली को अज्ञात राज्य हो र पछि पुनरुत्पादन, वा टाढाको साइट मा "पुन: जा" (मूल सिस्टम को भौतिक तत्वहरू स्थान स्थानान्तरण रहनेछ)। यो प्रक्रिया संचार को शास्त्रीय हालतमा आवश्यक र superluminal संचार समाप्त। यो भ्रम को जीवन आवश्यक छ। वास्तवमा, teleportation सबैभन्दा स्पष्ट भ्रम को प्रकृति देखाउनुहुन्छ कि क्वांटम जानकारी एक प्रोटोकल रूपमा अवलोकन गर्न सकिन्छ: स्थानान्तरण को एउटा राज्य को उपस्थिति क्वांटम मेकानिक्स वर्णन कि कानून को रूपरेखा भित्र सम्भव हुनेछ बिना।

Teleportation जानकारी विज्ञान को विकास मा सक्रिय भूमिका खेलेका छन्। एक हात मा, एक औपचारिक क्वांटम को विकास मा एक महत्वपूर्ण भूमिका खेल्छ जो एक वैचारिक प्रोटोकल छ जानकारी सिद्धान्त, र अन्य मा धेरै प्रविधिहरू एक मौलिक घटक छ। यो क्वांटम पुनरावर्तक - लामो-दूरी संचार को एक प्रमुख तत्व। Teleportation क्वांटम स्विच, गनना माप र क्वांटम नेटवर्क आधारित - तत्संबंधी सबै डेरिवेटिव छन्। यो भौतिक को "चरम", अस्थायी घटता र वाष्पीकरण मा को अध्ययन को लागि एक साधारण उपकरण रूपमा प्रयोग गरिन्छ कालो छेद को।

आज क्वांटम teleportation substrates र प्रविधिहरू, फोटोनिक qubits, आणविक चुम्बकीय अनुनाद, अप्टिकल मोड, अणुहरु को समूह, को फन्दामा परमाणु र अर्धचालक प्रणाली सहित एक किसिम को प्रयोग गरेर संसारभरिका प्रयोगशालाहरुमा पुष्टि। उल्लेखनीय परिणाम उपग्रहहरु संग teleportation दायरा आउँदै प्रयोग मा हासिल गरिएको छ। यसबाहेक, प्रयासहरू थप जटिल प्रणाली सम्म स्केल गरिएका थिए।

qubits को teleportation

क्वान्टम teleportation पहिलो दुई-स्तर प्रणाली, तथाकथित qubits लागि वर्णन गरिएको थियो। qubit 2 साझेदारी गर्ने दुई रिमोट पक्षहरू एलिस र बब भनिन्छ, विचार प्रोटोकल, एक र बी शुद्ध विश्वास गुमाउन अवस्थामा छन्, पनि बेल जोडी भनिन्छ। एलिस गर्न प्रवेश मा अर्को qubit र जसको अवस्था ρ अज्ञात छ दिइएको। यो त, एक संयुक्त क्वांटम मापन कार्य बेल को खोज भनिन्छ। यो चार बेल अमेरिका मध्ये एक र एक वहन। फलस्वरूप, यस qubit को इनपुट राज्य गर्दा एलिस मापन गायब र बब बी साथ पी मा ^† _K ρP _K अनुमान _qubit। पछिल्लो चरण प्रोटोकल मा एलिस मूल ρ पुनर्स्थापना Pauli पी _K अपरेटर लागू गर्ने यसको मापन बब, एक शास्त्रीय परिणाम पहुंचाता।

अन्यथा प्रोटोकल यसको रिमोट मापन गर्न कम छ किनभने एक qubit एलिस को प्रारम्भिक राज्य, अज्ञात मानिन्छ। साथै, यो नै ठूलो समग्र प्रणाली, तेस्रो पक्ष साझेदारी को भाग हुन सक्छ (यो मामला सफल teleportation सबै यो तेस्रो पक्ष संग प्लेब्याक correlations आवश्यक)।

क्वांटम teleportation एक विशिष्ट प्रयोग, उदाहरणका लागि, एक प्रतिबन्धित वर्णमाला गर्न शुद्ध मूल राज्य र सम्बन्धित लिन्छ Bloch क्षेत्र को छ डंडे। को reconstructed राज्य decoherence गुणस्तर को उपस्थिति मा quantitatively सही teleportation फा ∈ [0, 1] व्यक्त गर्न सकिन्छ। एलिस र बब को अमेरिका बीच यस शुद्धता, को बेल र मूल वर्णमाला को सबै पत्ता लगाउने परिणाम भन्दा औसत। विधिहरू को शुद्धता को सानो मान लागि जटिल स्रोत बिना त्रुटिपूर्ण teleportation लागि अनुमति दिने, अवस्थित। उदाहरणका लागि, एलिस सीधा परिणामी राज्य को तैयारी लागि बब पठाएर यसको मूल राज्य मापन हुन सक्छ। यो मापन-प्रशिक्षण रणनीति रूपमा उल्लेख "शास्त्रीय teleportation।" यो फा _वर्ग = 2/3 कुनै पनि इनपुट राज्य को लागि, बराबर वर्णमाला जस्तै Bloch क्षेत्र छ डंडे रूपमा परस्पर unbiased अवस्थाको अधिकतम शुद्धता छ।

यसरी, क्वांटम स्रोतहरू प्रयोग स्पष्ट संकेत एक सटीक मूल्य फा> फा _{वर्ग छ।}

एक एकल qubit

अनुसार क्वांटम भौतिक, qubits को teleportation सीमित छैन, यो एक बहु-आयोमी प्रणाली समावेश हुन सक्छ। प्रत्येक परिमित उपाय घ लागि आधार दिइएको ज्यादा देखि ज्यादा विश्वास गुमाउन राज्य बाट प्राप्त हुन सक्छ जो राज्य ज्यादा देखि ज्यादा फसाइएको vectors को र एक आधार {यू _K} एकात्मक संचालक ^_tr सन्तुष्ट ^{_{(यू † जे यू K)}} को प्रयोग गरेर formulated गर्न सकिन्छ आदर्श योजना teleportation = dδ जम्मू, कश्मीर । एउटा प्रोटोकल कुनै पनि परिमित-हिल्बर्ट ठाउँ आर। एन निर्माण गर्न सकिन्छ असतत चर प्रणाली।

यसबाहेक, क्वांटम teleportation अनन्त हिल्बर्ट ठाउँ संग प्रणाली, लगातार-चर प्रणाली भनिन्छ लागू गर्न सक्नुहुन्छ। नियम, तिनीहरूले अप्टिकल boson मोड, विद्युत क्षेत्र जो वर्णन गर्न सकिन्छ वर्ग निकालन संचालक द्वारा बुझे छन्।

गति र अनिश्चितता सिद्धान्त

क्वांटम teleportation को गति कस्तो छ? संभवतः संग - सूचना क्लासिक को नै नम्बर को प्रसारण को गति समान एक गति मा प्रसारित छ प्रकाश को गति। सिद्धांततः, यसलाई यसरी, प्रयोग गर्न सकिन्छ कसरी शास्त्रीय सक्दैन - उदाहरणका लागि, क्वांटम कम्प्युटिङ, जहाँ डाटा प्राप्तकर्ता उपलब्ध छन् मा।

क्वांटम teleportation उल्लङ्घन गर्छ को अनिश्चितता सिद्धान्त? विगतमा, teleportation को विचार गम्भीरतासाथ विद्वान द्वारा, यो सबै जानकारी परमाणु वा अन्य वस्तु निकाल्न कुनै पनि नाप्ने वा स्क्यान प्रक्रिया बन्देज सिद्धान्त उल्लङ्घन गर्ने विश्वास थियो किनभने लिएको छैन। अनुसार अनिश्चितता को सिद्धान्त संग, अधिक सटीक वस्तु स्क्यान छ, थप यो सम्म एक बिन्दु वस्तुको मूल राज्य थप एक नक्कली सिर्जना गर्न पर्याप्त जानकारी प्राप्त गर्न सकिन्छ कि यस्तो हदसम्म विचलित हुँदा पुग्यो को स्क्यान प्रक्रिया प्रभावित छ। यसलाई पत्यार पार्र्ने सुनिन्छ: एक व्यक्ति सिद्ध प्रतिहरू सिर्जना गर्न वस्तुबाट जानकारी निकाल्न सक्दैन, उत्तरार्द्ध गर्न सकिँदैन।

साधाराणका लागि क्वांटम Teleportation

तर छ वैज्ञानिकहरू (चार्ल्स बेनेट, Zhil Brassar, क्लाड Crépeau, रिचर्ड Dzhosa, आशेर Peres र Uilyam Vuters) को आइंस्टीन-Podolsky-Rosen र जानिन्छ क्वांटम मेकानिक्स एक मनाइन्छ र असत्यवत सुविधा प्रयोग गरेर यो तर्क वरिपरि बाटो फेला परेन। तिनीहरूले जानकारी टेलिपोर्टेड वस्तु एक स्क्यान गर्न एक तरिका, र एक कहिल्यै पालन सम्पर्कमा स्थानान्तरण अन्य वस्तुहरु को प्रभाव मार्फत बाँकी untested भाग फेला परेन।

त्यसपछि, सी जोखिम निर्भर स्क्यान जानकारी लागू गरेर स्क्यान गर्न राज्य एक मा प्रवेश गर्न सकिन्छ। र आफूलाई यसरी हासिल, को उल्टाउन स्क्यानिङ प्रक्रिया जस्तै हालत छैन teleportation, छैन प्रतिकृति छ।

दायरा लागि संघर्ष

• पहिलो क्वांटम teleportation नाइस को विश्वविद्यालय र विश्वविद्यालय रोम को बाट वैज्ञानिकहरू द्वारा लगभग एक साथ 1997 मा भयो। को प्रयोग अवधिमा फोटोन स्रोत एक ध्रुवीकरण भइरहेको र दोस्रो मूल ध्रुवीकरण फोटोन प्राप्त ताकि फसाइएको फोटोन एक जोडी को एक परिवर्तन गरिएको। यसरी दुवै फोटोन दोश्रो देखि अन्तरालमा छन्।
• 2012 मा, 97 किमी को दूरी मा नियमित क्वांटम teleportation (चीन विश्वविद्यालय विज्ञान र प्रविधि को) को अल्पाइन ताल मार्फत। संघाई देखि वैज्ञानिकहरूले जुआन Iinem नेतृत्व एक टोली ठीक लक्षित बीम अनुमति एक अश्लिल संयन्त्र विकास गर्न व्यवस्थित।
• सेप्टेम्बर मा, मा 143 मी रेकर्ड क्वांटम teleportation नै वर्ष गरियो। अस्ट्रिया को विज्ञान को एकेडेमी र Antona Tsaylingera निर्देशन अन्तर्गत भियना विश्वविद्यालय बाट अष्ट्रीया वैज्ञानिकहरू सफलतापूर्वक ला पाल्मा र Tenerife दुई क्यानरी टापु बीच क्वांटम अमेरिका प्रसारित भएको छ। खुला, kvantumnaya र शास्त्रीय, आवृत्ति uncorrelated ध्रुवीकरण tangled फोटोन स्रोतहरू को जोडी दुई अप्टिकल संचार लाइनहरु प्रयोग प्रयोग, एकल-फोटोन डिटेक्टरों र क्लच घडी समिकरण sverhnizkoshumnye।
• 2015 मा, अमेरिकी राष्ट्रीय पहिलो पटक मानक संस्थान र प्रौद्योगिकी देखि अनुसन्धानकर्ताहरूले अप्टिकल फाइबर को 100 भन्दा बढी मी को एक दूरी भन्दा जानकारी स्थानान्तरण गरे। यो मोलाइबडेनियम silicide को superconducting nanowires प्रयोग गरेर संस्थान सिर्जना फोटोन डिटेक्टर गर्न सम्भव धन्यवाद गरिएको थियो।

यो एक क्वांटम सिस्टम वा प्रविधिको आदर्श अझै अवस्थित छैन भनेर स्पष्ट छ र भविष्यमा ठूलो आविष्कारहरू आउन अझै छ। तैपनि, हामी teleportation को विशिष्ट आवेदन सम्भव उम्मेदवार पहिचान गर्न प्रयास गर्न सक्नुहुन्छ। उपयुक्त संकरण तिनीहरूलाई लगातार आधार प्रदान र विधिहरू क्वांटम teleportation र यसको आवेदन सबैभन्दा होनहार भविष्यका प्रदान गर्न सक्छ।

छोटो दूरीमा

Teleportation छोटो दूरी (1 मिटर) एक क्वांटम गणना सहायक होनहार अर्धचालक उपकरणहरू, उत्कृष्ट जो QED को रेखाचित्र छ रूपमा। विशेष, superconducting qubits मा transmonovye deterministic र अत्यधिक सही teleportation चिप ग्यारेन्टी गर्न सक्नुहुन्छ। तिनीहरूले पनि फोटोनिक चिप्स मा समस्याग्रस्त देखिन्छ जो वास्तविक समय, एक प्रत्यक्ष प्रवाह गर्न अनुमति दिन्छ। साथै, तिनीहरूले एउटा थप मापनयोग्य वास्तुकला र यस्तो फन्दामा आयनों रूपमा अघिल्लो नजिकिंदै, तुलनामा अवस्थित प्रविधिहरू को राम्रो एकीकरण प्रदान गर्नुहोस्। हाल यी प्रणाली को मात्र drawback स्पष्ट आफ्नो सीमित coherence समय (<100 सांसद) छ। यो समस्या अर्धचालक सर्किट टुकडी स्मृति कक्षहरू (रिक्तियों वा क्रिस्टल दुर्लभ पृथ्वी तत्व संग doped संग नाइट्रोजन-स्थानापन्न), जो डाटा भण्डारणको क्वांटम लागि लामो coherence समय प्रदान गर्न सक्छन् स्पिन QED एकीकरण प्रयोग गरेर हल गर्न सकिन्छ। हाल, यो कार्यान्वयन वैज्ञानिक समुदाय को ठूलो प्रयासको लागि एक कुरा हो।

शहर लिंक

हामीलाई शहर मात्रा (धेरै किलोमिटर) गर्न teleport ओप्टिकल मोड प्रयोग विकास गर्न सकिएन। पर्याप्त कम हानि मा, यी प्रणाली उच्च गति र ब्यान्डविथ प्रदान गर्नुहोस्। तिनीहरूले क्वांटम स्मृति एक टुकडी संग हावा वा अप्टिकल फाइबर, सम्भव एकीकरण संग भन्दा सञ्चालन मध्यम दायरा प्रणाली गर्न डेस्कटप कार्यान्वयनको देखि विस्तार गर्न सकिन्छ। लामो दूरी भन्दा, तर कम गति संग एक संकर दृष्टिकोण वा गैर-गाउसियन प्रक्रियाहरू आधारित राम्रो repeaters विकास हासिल गर्न सकिन्छ।

दूरसञ्चार

लामो-दूरी क्वांटम teleportation (100 भन्दा मी) एक सक्रिय क्षेत्र छ, तर अझै पनि खुला समस्या बाट पीडित। ध्रुवीकरण qubits - संचार को लामो फाइबर ओप्टिक रेखाहरू भन्दा र हावा को माध्यम ले कम गति teleport लागि सबै भन्दा राम्रो वाहक, तर क्षणमा प्रोटोकल कारण अपूर्ण पत्ता लगाउने बेला एउटा probabilistic छ।

हुनत probabilistic teleportation र इन्ट्याङ्गलमे यस्तो इन्ट्याङ्गलमे र क्वांटम क्रिप्टोग्राफी को आसवन रूपमा आवेदन को लागि उपयुक्त हो, तर यो आगत जानकारी पूर्णतया संरक्षित हुनुपर्छ जसमा संचार देखि स्पष्ट फरक छ।

हामी यो probabilistic प्रकृति स्वीकार भने, उपग्रह को कार्यान्वयन आधुनिक प्रविधिहरू को नसक्ने छन्। ट्र्याकिङ विधिहरू को एकीकरण साथै, मुख्य समस्या बीम को फैलाउने कारण उच्च घाटा हो। यो कहाँ इन्ट्याङ्गलमे ठूलो अन्तर संग स्थलीय दूरबिन गर्न उपग्रह देखि वितरण एक कन्फिगरेसनमा हटाउन सकिन्छ। 600 मी उचाई र जमीनमा 1 मिटर अन्तर दूरबिन मा 20 सेमी उपग्रह अन्तर मानेर, एक जमीन स्तरमा 80 भन्दा कम dB हानि छ कि एक downlink च्यानलमा आशा गर्न सक्छौं हानि 75 dB। "पृथ्वी उपग्रह" वा "साथी उपग्रह" को कार्यान्वयन थप जटिल छन्।

क्वांटम स्मृति

एक मापनयोग्य नेटवर्क को भाग रूपमा teleportation को भविष्य प्रयोग क्वांटम स्मृति यसको एकीकरण सीधै सम्बन्धित छ। उत्तरार्द्ध दक्षता रूपान्तरण इन्टरफेस "विकिरण-कुरा ', रेकर्डिङ र पढाइ, समय र भण्डारण क्षमता, उच्च गति र भण्डारण क्षमता एक शुद्धता को मामला मा शानदार हुनुपर्छ। सबै को पहिलो यो तपाईं टाढा प्रत्यक्ष स्थानान्तरण त्रुटि सुधार कोड प्रयोग गरेर बाहिर संचार बढाने लागि repeaters प्रयोग गर्न अनुमति दिन्छ। राम्रो क्वांटम स्मृति को विकास इन्ट्याङ्गलमे र teleportation नेटवर्क संचार वितरण गर्न मात्र होइन, तर पनि भण्डारण जानकारी प्रक्रिया जोडिएको अनुमति हुनेछ। अन्ततः, यो अन्तर्राष्ट्रीय वितरण को नेटवर्क परिणत सक्छ क्वांटम कम्प्यूटर वा भविष्यमा क्वांटम इन्टरनेट लागि आधार।

होनहार विकासक्रम

आणविक ensembles परंपरागत किनभने "प्रकाश-कुरा" र भण्डारण आफ्नो मिलीसेकोन्ड अवधि, जो 100 सांसद विश्वव्यापी प्रकाश प्रसारित गर्न आवश्यक हुन सक्छ को आफ्नो कुशल रूपान्तरण को आकर्षक मानिन्छ। तर, अधिक उन्नत, अब अर्धचालक प्रणाली, जहाँ उत्कृष्ट स्पिन टुकडी क्वांटम स्मृति सीधा सर्किट QED को मापनयोग्य संरचनासँग एकीकृत आधारमा आशा गरिन्छ। यो स्मृति मात्र coherence समय सर्किट QED विस्तार गर्न सक्दैन, तर पनि अप्टिकल दूरसञ्चार र चिप माइक्रोवेव फोटोन को interconversion लागि अप्टिकल-माइक्रोवेव इन्टरफेस प्रदान गर्न।

यसरी, क्वांटम इन्टरनेट को क्षेत्र मा वैज्ञानिकहरूको भविष्य आविष्कारहरू लामो-दूरी अप्टिकल संचार, क्वांटम जानकारी प्रशोधनका लागि conjugated semiconducting एकाइहरु आधारित हुन संभावना छ।