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Forscher nähern sich der Quantenteleportation um einen Riesenschritt der Welt


Dank eines Teams chinesischer Forscher ist die Welt nun einen großen Schritt näher an der Verwirklichung der Quantenteleportation. Die chinesischen Physiker haben erfolgreich Informationen zwischen verschränkten Teilchen durch Wasser geschickt. Dies markiert die Das erste Mal dass eine solche Quantenkommunikation stattgefunden hat.

Xian-Min Jin und sein Team von der Shanghai Jiao Tong University sind für das Experiment verantwortlich. Sie benutzten Salzwasser aus dem Gelben Meer und steckten es in einen Behälter 3,3 Meter (fast 11 Fuß) lange und getestete Quantenverschränkung. Kurz gesagt, Quantenverschränkung ist, wenn zwei Teilchen so miteinander verbunden werden, dass das andere Teilchen sofort betroffen ist, wenn einem Teilchen etwas passiert. Bei der Quantenverschränkung spielt die Entfernung keine Rolle. Das Team schuf das Paar verschränkter Photonen, indem es einen Lichtstrahl durch einen Kristall schoss. Die Polarisation eines Photons ergab für sein Paar die entgegengesetzte Polarisation. Die Forscher platzierten die Photonen auf gegenüberliegenden Seiten des Tanks. Mit dieser Entfernung stellte das Team fest, dass sie trotz des Wassers Informationen über diese verknüpften Photonen mit einer Effektivität von 98 Prozent kommunizieren konnten.

"Unsere Ergebnisse bestätigen die Machbarkeit eines Meerwasserquantenkanals, der den ersten Schritt in Richtung Unterwasserquantenkommunikation darstellt", schrieben die Forscher in der ZeitschriftDie optische Gesellschaft.

Aufgrund ähnlich nachgewiesener starker Verbindungen haben Physiker theoretisiert, dass Quantenkommunikation (und eventuell mögliche Teleportation) Kommunikationswege öffnen könnte, die niemand außer dem Empfänger empfangen könnte. Es wäre die engste Form von verschlüsseltem Messaging.

Der Erfolg von Jin und seinen Kollegen bedeutet noch nicht, dass dies eine tragfähige Gelegenheit ist. Das Experiment ist, wie das Forschungsteam selbst feststellt, eher ein Proof-of-Concept als ein vollständiger. Jin stellte jedoch zuversichtlich fest, dass das Team die Kommunikationsleitungen durch offenes Wasser auf fast 900 Meter (ungefähr 2.950 Fuß) erweitern möchte.

Was dieses Ereignis wirklich seltsam macht, ist, dass nur wenige Physiker unter Wasser viel Erfolg erwartet haben. Daher versuchten nur wenige Teams, Unterwasserkommunikationsforschung zu betreiben.

Thomas Jennewein dient an der University of Waterloo in Kanada. Er sagte gegenüber New Scientist: "Die Leute haben bereits über die Idee der Unterwasser-Quantenkommunikation gesprochen, aber mir ist niemand bekannt, der ein solches Experiment durchgeführt hat."

Für Jennewein ist es offensichtlich, den Erfolg dieses Experiments zu nutzen: U-Boote.

"Eine naheliegende Anwendung wäre ein U-Boot, das unter Wasser bleiben, aber auf sichere Weise kommunizieren möchte", sagte er.

Die Forscher stellten in ihren Ergebnissen auch fest, dass die Quantenkommunikation viele Fehler überwinden könnte, die derzeit bei der konventionellen Unterwasserkommunikation auftreten.

"Unterwasserkommunikation ist für die Ausbeutung unter Wasser und die moderne Kommunikation von entscheidender Bedeutung", schrieben sie. "Herkömmliche Methoden, die akustische Techniken für die Unterwasserkommunikation verwenden, haben ihre Nachteile, einschließlich eines hohen Pfadverlusts, einer engen Bandbreite und einer hohen Bitfehlerrate, unter denen die bedingungslose Sicherheit aufgrund des kommerziellen und sicheren Interesses anspruchsvoller ist. Es stellt sich die Frage, ob Quantenkommunikation möglich ist erreicht durch den Einsatz von Meerwasser als zuverlässigen Kanal. "

Dies ist nicht der erste Quantenerfolg für die Chinesen. Im Sommer teleportierten Forscher des Jiquan Satellite Launch Center erstmals Photonen in die Umlaufbahn. Der Satellit namens Micius arbeitet als unglaublich empfindlicher Photonenempfänger, der Quantenzustände von Photonen erfassen kann, die vom Boden heraufgeschickt werden. Das erste Satelliten-Boden-Netzwerk stellte nicht nur den Rekord für die größte Entfernung der Quantenkommunikation auf. Es diente auch als Quantennetzwerk, das das erste Objekt (ein Photon) vom Boden in die Umlaufbahn teleportierte.

"Die Fernteleportation wurde als grundlegendes Element in Protokollen wie großen Quantennetzwerken und verteilten Quantenberechnungen erkannt", sagte das Micius-Team.

Während die Welt noch nicht bereit ist zu sagen "Beam me up, Scotty", nähert sich die Quantenphysik jeden Tag den Erfolgen. Da es ihnen gelungen ist, einige der jüngsten großen Durchbrüche zu erzielen, könnten chinesische Forscher die Grenzen der Quantenmechanik überschreiten.


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