Første objekt teleportert fra jorden til bane

I fjor lettet en Long March 2D-rakett fra Jiuquan Satellite Launch Center i Gobi-ørkenen med en satellitt kalt Micius, oppkalt etter en gammel kinesisk filosof som døde i 391 f.Kr. Raketten plasserte Micius i en solsynkron bane slik at den passerer over det samme punktet på jorden til samme tid hver dag.





Micius er en svært følsom fotonmottaker som kan oppdage kvantetilstandene til enkeltfotoner som skytes fra bakken. Det er viktig fordi det skal tillate forskere å teste de teknologiske byggesteinene for ulike kvanteprestasjoner som forviklinger, kryptografi og teleportering.

Ikke gå glipp av

I dag kunngjorde Micius-teamet resultatene av sine første eksperimenter. Teamet opprettet det første satellitt-til-bakken kvantenettverket, og i prosessen knuste rekorden for den lengste avstanden som sammenfiltring har blitt målt over. Og de har brukt dette kvantenettverket til å teleportere det første objektet fra bakken til bane.

Teleportering har blitt en standardoperasjon i kvanteoptikklaboratorier rundt om i verden. Teknikken er avhengig av det merkelige fenomenet sammenfiltring. Dette skjer når to kvanteobjekter, for eksempel fotoner, dannes i samme øyeblikk og peker i rommet og dermed deler den samme eksistensen. I tekniske termer er de beskrevet av samme bølgefunksjon.



Det merkelige med sammenfiltring er at denne felles eksistensen fortsetter selv når fotonene er atskilt med store avstander. Så en måling på den ene påvirker umiddelbart tilstanden til den andre, uavhengig av avstanden mellom dem.

Tilbake på 1990-tallet innså forskerne at de kunne bruke denne koblingen til å overføre kvanteinformasjon fra ett punkt i universet til et annet. Tanken er å laste ned all informasjon knyttet til ett foton på ett sted og overføre det over en sammenfiltret lenke til et annet foton på et annet sted.

Dette andre fotonet tar deretter på seg identiteten til det første. For alt i verden blir det det første fotonet. Det er naturen til teleportering, og det har blitt utført mange ganger i laboratorier på jorden.



Teleportering er en byggestein for et bredt spekter av teknologier. Langdistanseteleportering har blitt anerkjent som et grunnleggende element i protokoller som storskala kvantenettverk og distribuert kvanteberegning, sier det kinesiske teamet.

Relatert historie Kan et aldrende selskaps eventyr innen grunnleggende fysikkforskning åpne en ny æra med ufattelig kraftige datamaskiner?

I teorien bør det ikke være noen maksimal avstand dette kan gjøres over. Men sammenfiltring er en skjør ting fordi fotoner samhandler med materie i atmosfæren eller inne i optiske fibre, noe som fører til at sammenfiltringen går tapt.

Som et resultat er avstanden som forskere har målt sammenfiltring eller utført teleportering over, sterkt begrenset. Tidligere teleporteringseksperimenter mellom fjerne steder var begrenset til en avstand i størrelsesorden 100 kilometer på grunn av fotonstap i optiske fibre eller terrestriske ledige romkanaler, sier teamet.



Men Micius endrer alt dette fordi den går i bane i en høyde av 500 kilometer, og for det meste av denne avstanden vil fotoner som gjør reisen reise gjennom et vakuum. For å minimere mengden atmosfære i veien, satte det kinesiske teamet opp sin bakkestasjon i Ngari i Tibet i en høyde på over 4000 meter. Så avstanden fra bakken til satellitten varierer fra 1400 kilometer når den er nær horisonten til 500 kilometer når den er over hodet.

Relatert historie Søkegiganten planlegger å nå en milepæl i datahistorien før året er ute.

For å utføre eksperimentet skapte det kinesiske teamet sammenfiltrede par fotoner på bakken med en hastighet på omtrent 4000 per sekund. De sendte deretter en av disse fotonene til satellitten, som passerte over hodet hver dag ved midnatt. De holdt det andre fotonet på bakken.

Til slutt målte de fotonene på bakken og i bane for å bekrefte at sammenfiltring fant sted, og at de var i stand til å teleportere fotoner på denne måten. I løpet av 32 dager sendte de millioner av fotoner og fant positive resultater i 911 tilfeller. Vi rapporterer den første kvanteteleporteringen av uavhengige enkeltfoton-qubits fra et bakkeobservatorium til en satellitt med lav jordbane – gjennom en opp-link-kanal – med en avstand på opptil 1400 km, sier det kinesiske teamet.



Relatert historie Todd Holmdahl sier at å starte bakfra vil ikke hindre Microsoft i å vinne kappløpet om å kommersialisere kvantedatabehandling.

Dette er første gang et objekt har blitt teleportert fra jorden til bane, og det knuser rekorden for den lengste avstanden for sammenfiltring.

Det er et imponerende arbeid som legger grunnlaget for mye mer ambisiøse mål i fremtiden. Dette arbeidet etablerer den første jord-til-satellitt-oppkoblingen for trofast og ultra-langdistanse kvanteteleportering, et viktig skritt mot globalt kvanteinternett, sier teamet.

Det viser også Kinas åpenbare dominans og ledelse på et felt som inntil nylig ble ledet av Europa og USA – Micius ville helt sikkert blitt imponert. Men et viktig spørsmål nå er hvordan Vesten vil reagere.

Ref: arxiv.org/abs/1707.00934 : Jord-til-satellitt kvanteteleportering

gjemme seg