Kinesiske fysikere smadrer afstandsrekord for teleportering

Teleportation er den ekstraordinære evne til at overføre objekter fra et sted til et andet uden at rejse gennem det mellemliggende rum.

Tanken er ikke, at det fysiske objekt teleporteres, men den information, der beskriver det. Dette kan derefter anvendes på et lignende objekt på en ny placering, som effektivt påtager sig den nye identitet.

Og det er på ingen måde science fiction. Fysikere har teleporteret fotoner siden 1997, og teknikken er nu standard i optiklaboratorier over hele verden.

Fænomenet, der gør dette muligt, er kendt som kvantesammenfiltring, den dybe og mystiske forbindelse, der opstår, når to kvanteobjekter deler den samme eksistens og alligevel er adskilt i rummet.

Teleportering viser sig at være yderst nyttig. Fordi teleporteret information ikke bevæger sig gennem det mellemliggende rum, kan den ikke hemmeligt tilgås af en aflytning.

Af den grund er teleportering den muliggørende teknologi bag kvantekryptografi, en måde at sende information på med tæt på perfekt hemmeligholdelse.

Desværre er sammenfiltrede fotoner skrøbelige objekter. De kan ikke rejse længere end en kilometer eller deromkring ned af optiske fibre, fordi fotonerne ender med at interagere med glasset, der bryder sammenfiltringen. Det begrænser kraftigt kvantekryptografiens anvendelighed.

Imidlertid har fysikere haft mere succes med at teleportere fotoner gennem atmosfæren. I 2010 annoncerede et kinesisk hold, at det havde teleporteret enkelte fotoner over en afstand på 16 kilometer. Praktisk, men ikke ligefrem jordskælvende.

Nu siger det samme hold, at det har slået denne rekord. Juan Yin ved University of Science and Technology of China i Shanghai, og en flok kammerater siger, at de har teleporteret sammenfiltrede fotoner over en afstand på 97 kilometer på tværs af en sø i Kina.

Det er en imponerende bedrift af flere grunde. Tricket, disse fyre har perfektioneret, er at finde en måde at bruge en 1,3 Watt laser og noget fancy optik til at udstråle lyset og modtage det.

Uundgåeligt går fotoner tabt, og sammenfiltring ødelægges i en sådan proces. Ufuldkommenheder i optikken og luftturbulens tegner sig for nogle af disse tab, men det største problem er stråleudvidelsen (de udførte eksperimentet i en højde af omkring 4000 meter). Da strålen spredes ud, mens den bevæger sig, savner mange af fotonerne simpelthen målet helt.

Så det vigtigste fremskridt, disse fyre har gjort, er at udvikle en styremekanisme ved hjælp af en guidelaser, der holder strålen præcist på målet. Som et resultat var de i stand til at teleportere mere end 1100 fotoner på 4 timer over en afstand på 97 kilometer.

Det er interessant, fordi det er den samme kanaldæmpning, som du skal klare, når du sender fotoner til en satellit med f.eks. 20 centimeter optik, der kredser omkring 500 kilometer. Den vellykkede kvanteteleportering over sådanne kanaltab i kombination med vores højfrekvente og højnøjagtige [sigte]-teknik viser gennemførligheden af ​​satellitbaseret ultra-langdistance kvanteteleportation, siger Juan og co.

Så disse fyre har tydeligvis øje på muligheden for satellitbaseret kvantekryptografi, som ville give ultrasikker kommunikation rundt om i verden. Det står i skarp kontrast til de få kilometer, der er mulige med kommercielt kvantekryptografiudstyr.

Naturligvis vil datahastigheder sandsynligvis være langsomme, og den hastigt fremvoksende teknologi af kvanterepeatere vil udvide rækkevidden af ​​jordbaseret kvantekryptografi, så den i princippet i det mindste kan nå verden rundt.

Men et perfekt, satellitbaseret sikkerhedssystem kan være et nyttigt sæt at have på taget af en ambassade eller fordelt blandt de væbnede styrker.

Noget for vestlige sikkerhedseksperter at tænke over.

Ref: arxiv.org/abs/1205.2024 : Teleportering af uafhængige Qubits gennem en 97 km lang frirumskanal

skjule