Ubudata ihe omuma: ihe omimi nke physicists

Akuku teleportation bụ otu n'ime usoro mgbagwoju anya kachasị mkpa na ihe ọmụma zuru ezu. Dabere na akụ na ụba anụ ahụ, ọ na-eje ozi dịka isi ihe dị iche iche nke ọrụ dị iche iche nke ozi na nke bụ akụkụ dị mkpa nke teknụzụ tiri ọnụ, na-arụ ọrụ dị mkpa n'ime mmepe mmepe nke ịhazi kọmputa, netwọk na nkwurịta okwu.

Site na sayensi sayensi na nchọpụta nke ndị ọkà mmụta sayensị

O nweela ihe karịrị afọ iri abụọ kemgbe ọ chọpụtara na teleportation buru ibu, nke, ma eleghị anya, bụ otu n'ime ihe ndị na-adọrọ mmasị ma na-akpali akpali site na "nhụjuanya" nke ndị na-ahụ maka ihe dị iche iche. Tupu a chọpụta ihe ndị a dị ukwuu, echiche a bụ nke akụkọ sayensị. Charles H. Fort malitere na 1931, a na-eji okwu ahụ bụ "teleportation" mee ihe n'oge gara aga na usoro a na-ebugharị ozu na ihe dị iche iche site n'otu ebe gaa na nke ọzọ, n'eziokwu n'emeghị ka anya dị n'etiti ha.

N'afọ 1993, e bipụtara otu isiokwu na-akọwa usoro iwu nke ihe ọmụma zuru ezu, nke a na-akpọ "quantum teleportation", nke kewara ọtụtụ n'ime àgwà ndị dị n'elu. N'ime ya, a na-atụle ọnọdụ a na-amaghị ama nke usoro ahụ nkịtị ma megharịa ya ọzọ ma ọ bụ "zigharị" n'ime ebe dịpụrụ adịpụ (ihe ndị dị n'ime usoro mbụ ahụ na-anọgide na ebe a na-enyefe). Usoro a chọrọ nkwupụta okwu oge ochie ma wepụ nkwurịta okwu elu. Ọ na-achọ ihe enyemaka. N'eziokwu, a pụrụ ịtụle teleportation dị ka usoro ihe ọmụma zuru ezu, bụ nke na-egosiputa n'ụzọ doro anya ụdị ọgba aghara: na-enweghị nkwụsị ya, ọkwa dị otú ahụ agaghị ekwe omume n'ime iwu ndị na-akọwa ụdị ígwè ọrụ.

Teleportation na-ekere òkè dị ukwuu na mmepe nke sayensị nke ozi. Na otu aka, nke a bụ a Ntụpụta elo protocol, nke na-arụ a dị oké mkpa ọrụ na mmepe nke a iwu kwantum ọmụma Ozizi, na ndị ọzọ na ọ bụ a isi akụrụngwa nke ọtụtụ teknụzụ. Ntughari nchighari bu ihe di mkpa nke nkwurita okwu di anya. Mbigharị nke mgbagwoju anya, mgbawa dabere na nha na netwọk quantum - niile bụ ihe mgbakwasị ụkwụ ya. Ọ na-eji dị ka a dị mfe ngwá ọrụ maka ọmụmụ nke "oké" nke physics, na nwa oge arụchi na evaporation nke nwa oghere.

Taa, e gosipụtara teleportation na teknụzụ ụlọ akwụkwọ gburugburu ụwa site na iji ụdị ihe dị iche iche na teknụzụ, gụnyere ihe nkedo photonic, resonance magnetic nuklia, ụzọ nyocha, akụrụngwa, ụgbụ mkpọrọgwụ, na sistemụ semiconductor. A rụpụtara nsonaazụ dị mma n'ọhịa nke ntinye ụgbọelu, nnwale na satellites na-abịa. Tụkwasị na nke a, mgbalị a amalitela ịbawanye na usoro ndị dị mgbagwoju anya.

Nbudata nke nkwụsị

Ebu ụzọ kọwapụta telefonation maka usoro abụọ, ihe a na-akpọ qubits. Usoro ahụ na-emeso otu akụkụ abụọ dịpụrụ adịpụ, nke a kpọrọ Alice na Bob, bụ ndị na-ekerịta 2 qubits, A na B, na obodo dị ọcha, nke a na-akpọkwa Bell. Na ọnụ ụzọ Alice ọzọ qubit e nyere, onye ala ρ amaghị. Mgbe ahụ, ọ na-arụ ọrụ njikọrọ ọnụ nke a na-akpọ nchọpụta Bell. Ọ na-eburu A na A n'ime otu ọnọdụ anọ nke Bell. Dị ka a N'ihi ya, ndị input ala nke qubit mgbe tụrụ Alice kpamkpam na Bob B qubit n'out oge atumatu na P ^† _k ρP _k. Ke akpatre zoo protocol Alice Site n'ibu a oge gboo n'ihi ya n'ihe Bob, onye na-emetụta Pauli P _k ọrụ iji weghachi mbụ ρ.

A na-ewere ọkwa mbụ nke Alice qubit amaghị ama, ebe ọ bụ na ọ bụghị usoro mgbatị ahụ ka ọ na-ebelata. Tụkwasị na nke ahụ, ya onwe ya nwere ike ịbụ akụkụ nke usoro ihe ọtụtụ dị iche iche na-ekerịta ndị ọzọ (nke ikpe na-aga n'ihu na njem nlegharị anya na-achọ ka mmepụta nke mmekọrịta niile na ndị ọzọ).

Ihe omimi nke onodu ubochi onyonyo buru ibu bu ala nke mbu ka o di ocha ma nwee mkpuru ogugu, dika ima osisi isii. N'ịdị mma ọchị, enwere ike igosi ọnụ ọgụgụ nke obodo ahụ a na-ewughachi na ya n'ụzọ ziri ezi nke ziri ezi F ∈ [0, 1]. Nke a bụ izi ezi n'etiti ikwu nke Alice na Bob, dị elu karịa ihe nile nke nchọpụta Bell na mbụ mkpụrụ okwu. Maka ntakịrị ụkpụrụ nke ziri ezi, e nwere ụzọ ndị na-enye gị ohere ịrụ ọrụ ezughị oke na-ezughị oke na-enweghị iji ihe mgbagwoju anya. Dịka ọmụmaatụ, Alice nwere ike ịlele ọnọdụ mbụ ya site na iji zipu ihe ọ rụpụtara na Bob iji kwadebe ọnọdụ ahụ. A na-akpọ usoro a nke mmụba-nkwadebe "teleportation oge ochie." Ọ nwere a kacha ziri ezi nke F _klas = 2/3 maka ihe ọ bụla ọsọ ọsọ ala, Ẹkot abiidii ibe ebinyeghị akụkụ ọ bụla ọnọdụ dị ka Bloch okirikiri isii okporo osisi ya.

N'ihi ya, a doro anya nke na-egosi na ojiji nke kwantum ego, bụ a nkenke uru F> F _klas.

Ọ bụghị otu nke otu

Dị ka kwantum physics, teleportation nke qubits na ọ bụghị nanị, ọ pụrụ ịgụnye a multi-akụkụ usoro. N'ihi na onye ọ bụla nwere oke ụfọdụ d nwere ike chepụtara ezigbo atụmatụ teleportation iji ndabere maximally atuhiworo ala Vektọ nke nwere ike enwetara site na a nyere maximally atuhiworo steti na a ndabere {U _k} unitary rụọ eju afọ ^{_{tr (U † j U k)}} = dδ j, k . A ga-eji usoro iwu dị otú a rụọ ebe ọ bụla a na - akpọ Hilbert. Usoro ndị dị iche-iche.

Tụkwasị na nke a, nnukwu teleportation nwere ike ịgbatị na usoro nwere ohere Hilbert nke na-enweghị ngwụcha, nke a na-akpọ usoro usoro-agbanwe. Dị ka a na-achị, a na-ahụ ha site na ụdị modonic optical, nke ndị na-arụ ọrụ na quadrature nwere ike kọwapụta ogwe ọkụ eletrik.

Ngwa ọsọ na ụkpụrụ nke ejighị n'aka

Kedu oge ọsọ ụgbọ mmiri dị? Ozi a na-ebute site ná mgbe a ọsọ yiri ọsọ nke nnyefe nke otu nọmba nke kpochapụwo - ikekwe na ọsọ nke ìhè. N'ikwu ya, o nwere ike iji ya mee ihe na oge nke oge aga - enweghị ike - dịka ọmụmaatụ, na nghazi atụmatụ, ebe data dị na onye na-enweta ya.

Ndi kwantum teleportation emerụ ndị Ejighị Ụkpụrụ? N'oge gara aga, ndị ọkà mmụta sayensị adịghị ewere echiche nke teleportation, n'ihi na e kweere na ọ mebiere ụkpụrụ ahụ nke na-egbochi usoro ọ bụla ma ọ bụ nyocha usoro iji wepụ ihe niile sitere na atọ ma ọ bụ ihe ọzọ. Dika iwu a na-ejighị n'aka, ihe kariri ihe a na-achoputa, ihe kariri ya bu usoro nchoputa, rue mgbe enwere isi mgbe eburu ala nke ihe a ruo n'ókè nke na ogaghi enwe ike inweta ozi zuru ezu iji mezie otu ozo. Nke a na-eme ka o doo anya: ọ bụrụ na mmadụ enweghị ike iwepụ ozi site na ihe ahụ iji mepụta ezigbo edetu, enweghi ike imecha ya.

Ozigharị ekwentị maka dummies

Ma isii ndị ọkà mmụta sayensị (Charles Bennett, Zhil Brassar, Claude Crepeau, Richard Dzhosa, Asha Peres, na Uilyam Vuters) hụrụ a ụzọ gburugburu a mgbagha, eji a na-eme ememe na paradoxical mma nke kwantum arụzi maara dị ka ndị Einstein-Podolsky-Rosen. Ha chọtara ụzọ iji nyochaa ụfọdụ n'ime ihe ọmụma nke ihe a na-akpọ telefon A, na akụkụ nke ọzọ a na-emeghị nke ọma site na ntụgharị ahụ dị n'elu iji nyefee na ihe ọzọ C, na kọntaktị na A na-anọghị.

N'ọdịnihu, site n'itinye mmetụta C na-adabere n'ihe ọmụma ahụ, ị nwere ike ịbanye C na steeti A tupu ị gụchaa. Onwe ya anọkwaghị na steeti ahụ, ebe ọ gbanwere kpamkpam site na nchịkọta nyocha, ya mere nsonaazụ bụ teleportation, ọ bụghị mmegharị.

Ịgba mbọ maka nso

• A na-ebute telefon teleum na 1997 na nke nta nke nta site na ndị ọkà mmụta sayensị na Mahadum Innsbruck na Mahadum Rom. N'oge nnwale ahụ, ihe mbụ photon nwere ikikere na otu n'ime photons jikọtara ya gbanwere n'ụzọ dị otú ahụ na photon nke abụọ nwetara mmasi nke mbụ photon. N'otu oge ahụ, photon abụọ nọ n'ebe dị anya site na ibe ha.
• N'afọ 2012, a na-emepụta ụgbọ mmiri ọzọ (China, Mahadum Sayensị na Nkà na Ụzụ) site na ọdọ mmiri dị elu ruo mita 97. Otu ìgwè ndị ọkà mmụta sayensị si Shanghai, nke Juan Yin na-eduzi, jisiri ike ịmepụta usoro na-adọrọ mmasị nke ga-ekwe ka ịmepụta osisi ahụ n'ụzọ ziri ezi.
• N'ọnwa Septemba nke otu afọ ahụ, a na-emepụta telifon telivishọn nke 143 kilomita. Ndị ọkà mmụta sayensị nke Ọstrịa si na Ọmụmụ Sayensị Ọstrịa na Mahadum Vienna, n'okpuru nduzi nke Anton Zeilinger, nwere ihe ịga nke ọma n'agbata Canary Islands nke La Palma na Tenerife. Nnwale ahụ jiri ụzọ nyocha abụọ anya na oghere oghere, oge a na-ahụkebe na oge ochie, nke na-ejikọtaghị ekwekọ na-enweghi mgbagha-mgbagwoju anya nke photons iyi, ụda ụda mkpọtụ nke otu-photon, yana mmekọrịta elekere abụọ.
• N'afọ 2015, ndị nchọpụta sitere na National Institute of Standards and Technology na American National Institute for the first time transmitted information over a distance of more than 100 km site na fiber. Nke a ga-ekwe omume site na nchọpụta otu photon nke a na-emepụta na Institute, na-eji superflucing nanowires nke molybdenum silicide.

O doro anya na usoro nhazi ma ọ bụ nkà na ụzụ kachasị mma ka dị ugbu a ma ọhụụ dị ukwuu n'ọdịnihu dị n'ihu. Ka o sina dị, otu onye nwere ike ịnwa ịchọta ndị nwere ike ịme ngwa ngwa. Ngwadogwu kwesịrị ekwesị, nyere usoro na-emekọ ihe ọnụ na ụzọ nwere ike inye ọdịnihu kachasị mma maka mbigbu telefonation na ngwa ya.

Obere anya

Ụgbọ njem maka ntakịrị anya (ihe ruru 1 m) dị ka otu usoro nke mgbagwoju anya quantum na-ekwe nkwa na ngwaọrụ ndị nwere semiconductor, nke kachasị mma bụ atụmatụ QED. Karịsịa, nchịkwa transmonon na-adịghị mma nwere ike ijide n'aka na ọ ga-eme ka ọ bụrụ na ọ ga-eme ka ọ bụrụ na ọ ga-ejide ya. Ha na-enyekwa nri nri kpọmkwem n'oge, bụ nke nwere nsogbu na photonic ibe. Tụkwasị na nke ahụ, ha na-enye ụlọ ọrụ ndị ọzọ ka mma na ijikọta na teknụzụ ndị dị na ya ma e jiri ya tụnyere ụzọ ndị dị nso, dịka ions ndị ejidere. Ka ọ dị ugbu a, naanị nzaghachi nke usoro ndị a yiri ka ọ bụ oge ha na-ejikọta ọnụ (<100 μs). Enwere ike idozi nsogbu a site na ijikọta atụmatụ QED na mkpụrụ ndụ nchekwa nchekwa na-ejikọta (nke nwere ọnọdụ nitrogen ma ọ bụ kristal doped), nke nwere ike inye oge nhazi oge nchekwa data. Ka ọ dị ugbu a, mmejuputa a bụ isiokwu gbasara mgbalị dị ukwuu site na ndị ọkà mmụta sayensị.

Nkwurịta okwu obodo

Enwere ike ịzụlite nkwurịta okwu Teleport na obodo (ọtụtụ kilomita) site na iji usoro nyocha. N'ịbụ ndị na-efu oke ego, usoro ndị a na-enye ọsọ ọsọ na bandwit. Enwere ike ịgbatị ha site na ntinye aka na desktọọpụ na usoro ntanetị ndị na-arụ ọrụ site na ether ma ọ bụ eriri, na-ejikọta ya na mgbakọ zuru ezu. Ogologo oge dị anya, mana na ọsọ ọsọ ọsọ, enwere ike iji ya mee ihe site n'iji ụzọ ngwakọ ma ọ bụ site na ịmepụta ndị na-emeghachi omume ọma na-adabere na usoro ndị Gaussian.

Nkwurịta okwu dị anya

Ogologo teleportation dị oke anya (ihe karịrị 100 kilomita) bụ mpaghara na-arụ ọrụ, ma ka na-enwe nsogbu site na nsogbu. Agụmakwụkwọ ndị a na-ebuli elu bụ ndị kachasị mma maka njem ụgbọ ala dị ntakịrị n'elu ogologo mkparịta ụka ntanetị na n'elu ikuku, ma n'oge ahụ, usoro ahụ nwere ike ịnweta n'ihi nchọpụta zuru ezu nke Bell.

Ọ bụ ezie na a na-anakwere telefonportation na ngwa ngwa maka ihe aga-eme dị ka nkwụsịtụ nke ntinye anya na ntụgharị cryptography, nke a dị nnọọ iche na nkwurịta okwu nke a ga-echekwa ozi ntinye.

Ọ bụrụ na anyị ewere àgwà a, ihe mmemme satellite nwere ike iru na teknụzụ nke oge a. Na mgbakwunye na ntinye nke usoro nyocha, isi nsogbu bụ nnukwu ihe nhá kpatara site n'ịgbasa osisi. Enwere ike imeri nke a na nhazi ebe a na-ekesa ihe ntanetị site na satellite na telescopes terrestrial nwere nnukwu oghere. N'iche na oghere satellite nke 20 cm na 600 kilomita elu na 1 st telescope diaphragm na ala, onye nwere ike na-atụ anya ihe 75 dB ọnwụ na channellink, nke bụ ihe na-erughị 80 dB nke ọnwụ na ala. Nkọwapụta nke "satọpụ ụwa" ma ọ bụ "satịlaịtị satellite" dị mgbagwoju anya.

Nchekwa ebe

Ojiji nke teleportation dị ka akụkụ dị mkpa nke netwọk nwere ike ịdabere kpọmkwem na mwebata ya na nchekwa nchekwa. Ndị nke ikpeazụ a kwesịrị ịnweta ọkwa dị mma nke na-egbukepụ egbukepụ, dịka ịtụgharị ntụgharị, nyocha na ịgụ akwụkwọ ziri ezi, oge nchekwa na bandwidth, ikike dị elu na nchekwa. Nke mbụ, nke a ga-ekwe ka ndị na-emegharị ọnụ kwusaa nkwurịta okwu karịa ozi ziri ezi site na iji koodu mmezi njehie. Ọganihu nke ebe nchekwa dị mma ga-enye ohere ọ bụghị naanị ikesa netwọk netwọk na nkwurịta okwu telefon, kamakwa iji mezie ihe echekwara echekwa. Mee elu mee ala, nke a pụrụ ghọọ a netwọk nke mba na-ekesa kwantum kọmputa ma ọ bụ ihe ndabere maka n'ọdịnihu kwantum Internet.

Ihe ndi ozo

Atomic ensembles amarawo na ha mara mma n'ihi ọdịdị dị irè nke "ìhè-ihe" na oge nchekwa nri ha, nke nwere ike iru 100 ms, dị mkpa maka izipụ ìhè na ụwa dum. Ka o sina dị, a na-atụ anya ọganihu ndị ọzọ dị egwu taa na-adabere na usoro semiconductor, ebe oke nlezianya ntinye na-ejikọta ya na atụmatụ nke QED. Ncheta a abụghị naanị ịgbatị oge nhazi nke QED, ma nyekwa ya ohere maka ikuku onyonyo microwave maka nkwụsị nke optic-telecom na ikuku microwave photons.

Ya mere, nchọpụta n'ọdịnihu nke ndị ọkà mmụta sayensị nọ n'ọhịa nke Intum Internet nwere ike ịdabere na njikọ ogologo oge, tinyere akụkụ semiconductor maka nhazi ozi gbasara.