Fiziķi atklāj kvantu tālvadības pults noslēpumu

Teleportācija ir viena no neparastākajām parādībām kvantu pasaulē. Tas ļauj kvantu objektam, piemēram, fotonam vai elektronam, pārvietoties no vienas vietas uz otru, nešķērsojot telpu starp tām.

Teleportācija ir standarta procedūra jebkurā pienācīgā kvantu mehānikas laboratorijā. Fiziķi to ikdienā izmanto kvantu saziņai un kvantu aprēķināšanai.

Ja tas izklausās eksotiski, jūs vēl neko neesat redzējis; teleportācija kļūs daudz dīvaināka. Tas ir tāpēc, ka līdz šim fiziķi ir spējuši teleportēt tikai atsevišķas daļiņas, pa vienai. Šodien Kristīne Muščika Vidusjūras tehnoloģiju parkā Barselonā un daudzi biedri saka, ka ir izstrādājuši, kā nepārtraukti teleportēt kvantu lietas.

Tas ļaus viņiem manipulēt ar vienu kvantu daļiņu, vienlaikus vērojot ietekmi, kas notiek citā daļiņā citur. Tā būtībā ir kvantu tālvadības pults.

Pamatiestatījums ir vienkāršs tradicionālās teleportācijas paplašinājums. Tas ir iespējams, pateicoties dīvainai kvantu parādībai, kas pazīstama kā sapīšanās, kas rodas, ja divas kvantu daļiņas ir tik cieši saistītas, ka tām ir viena un tā pati eksistence.

Matemātiskā izteiksmē abas daļiņas apraksta ar vienu viļņu funkciju. Tātad jebkuras manipulācijas ar vienu daļiņu automātiski ietekmē otru, neatkarīgi no attāluma starp tām.

Teleportācija notiek, kad pirmā no šīm sapinušajām daļiņām mijiedarbojas ar citu kvantu daļiņu, sauksim to par X. Šī mijiedarbība nekavējoties ietekmē otrās sapinušās daļiņas stāvokli.

Fiziķu pilnveidotais triks ir sakārtot šo mijiedarbību tā, lai otrā sapinusies daļiņa nonāktu tādā pašā stāvoklī kā kvantu daļiņa, ko sauc par X. Tas nav tikai ļoti līdzīgs stāvoklis, tas ir identisks stāvoklis — neviens mērījums nevar atšķirt. šī daļiņa no sākotnējā X. Kad tas notiek, X ir teleportēts.

Jaunā tehnika darbojas līdzīgi. Pirmkārt, fiziķi izveido sapinušos daļiņu pāri. Pēc tam viņi ievieto vienu daļiņu mainīgā magnētiskajā laukā, lai ietekmētu tās stāvokli.

Jaunais triks, ko viņi ir atklājuši, ir organizēt šo eksperimentu tā, lai manipulācijas ar pirmo daļiņu izraisītu tās sapinušās partnera stāvokļa izmaiņas tādā pašā veidā.

Citiem vārdiem sakot, viņi izmanto magnētisko lauku vienā telpas reģionā, lai nepārtraukti kontrolētu daļiņas stāvokli kaut kur citur kosmosā. Vai arī, kā to izteica Musčiks un kolēģi: mēs parādām, kā spēju nepārtraukti un deterministiski veikt kvantu darbības var izmantot, lai izraisītu nelokālu dinamiku starp divām atsevišķām pusēm.

Jaunā tehnika ir balstīta uz smalku triku. Fiziķi jau sen ir zinājuši, ka sapīšanās ir trausla lieta – mērījums uz viena no pāriem iznīcina saikni starp tiem, tāpēc fiziķi ir spējuši teleportēt tikai atsevišķas daļiņas pa vienai.

Patiešām, tā ir vispārēja problēma kvantu pasaulē — šķaudiet, un jūs iznīcināt pētāmās sistēmas kvantu dabu.

Tomēr pēdējos gados fiziķi ir atklājuši, kā manipulēt ar kvantu objektiem, neiznīcinot to kvantu dabu. Viltība ir viņus ļoti maigi iedunkāt. To darot nepārtraukti, galu galā tiek radītas būtiskas izmaiņas, vienlaikus saglabājot sistēmas kvantu raksturlielumus.

Izrāviens, ko ir panākuši Muschik un co, ir izdomāt, kā veikt tādus pašus maigus grūdienus sapinušai sistēmai, kas nekavējoties noved pie kvantu tālvadības pults.

Tā ir interesanta un potenciāli svarīga attīstība ar vienu piebildi — jaunais darbs ir pilnībā teorētisks. Tomēr šķiet, ka nav iemesla, kāpēc šobrīd nevarētu izmēģināt kvantu tālvadības pulti pienācīgā kvantu optikas laboratorijā. Patiešām, dažādiem šīs komandas locekļiem ir pieejamas tieši tādas telpas, kuras varētu izmantot idejas pārbaudei.

Grūti noticēt, ka šie puiši nav pavadījuši dažas stundas, knibinādamies ar spoguļiem un lēcu lupatiņām, mēģinot to paveikt. Tātad, iespējams, mēs varam būt pietiekami optimistiski, lai redzētu eksperimentālo verifikāciju agrāk nekā vēlāk.

Interesantāks jautājums ir par to, kāda varētu būt kvantu tālvadības pults izmantošana. Spējai kontrolēt kvantu objektu stāvokli no attāluma vajadzētu būt milzīgiem lietojumiem. Iespējams, šī emuāra lasītāji varētu ieteikt dažus no tiem tālāk esošajā komentāru sadaļā.

Atsauce: arxiv.org/abs/1304.0319 : Dinamikas kvantu teleportācija un efektīva mijiedarbība starp attālajām sistēmām

paslēpties