Kvantteleportering

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök

.

Kvantteleportering är en process genom vilken kvantinformation (exempelvis det exakta tillståndet i en atom eller foton) kan överföras, i princip exakt, från en plats till en annan med hjälp av klassisk kommunikation och har tidigare delat kvantsammanflätning mellan den sändande och mottagande platsen. Eftersom det beror på klassisk kommunikation, som inte kan gå med överljushastighet, kan den inte användas för transport eller kommunikation med överljushastighet av klassiska bitar. Den kan heller inte användas för att göra kopior av ett system, eftersom det bryter mot Non-kvantkloning-teoremet. Även om namnet är inspirerat av att teleportering används flitigt i fiktion, så överträffar fiktion dagens teknik avsevärt. Även om enstaka atomer har teleporterats, [1][2][3] så har molekyler eller något större, till exempel levande ting, inte det. Man kan tänka på teleportation, antingen som en form av transport eller som en typ av kommunikation. Det ger ett sätt att transportera en qubit från en plats till en annan, utan att faktiskt flytta en fysisk partikel med sig.

Den pärgranskade artikel som först tog upp idén, publicerades av CH Bennett , G. Brassard , C. Crepeau , R. Jozsa , A. Peres och WK Wootters 1993.[4] Sedan dess har kvantteleportering förverkligats i olika fysiska system. För närvarande är rekordavståndet för kvantteleportering 143 km med fotoner, [5] och 21 m med materiella system.[6] Den 11 september 2013 har Furusawa-gruppen vid University of Tokyo lyckats visa fullständig kvantteleportering av fotoniska kvantbitar med hybridteknik för första gången i världen.[7]

Populärvetenskaplig beskrivning[redigera | redigera wikitext]

Kvantteleportering är en metod för och teori om att återskapa det exakta tillståndet för en partikel eller ett system av partiklar, i regel på annan plats än originalet. Det genomförs med hjälp av kvantmekaniskt sammanflätade partiklar samt en kanal med klassisk information från det ursprungliga systemet.

Kvantteleportering innebär att källsystemet förstörs när information om det samlas in, varefter en exakt kopia kan byggas upp av partiklar som redan fanns på plats på ett annat ställe. Det innebär alltså inte att materia eller energi förflyttas från en plats till en annan - det enda som flyttas är information.

Kvantteleportering har genomförts för att flytta information om enstaka fotoner och atomer, och även om teorin gäller även för mer komplexa system är det mycket svårt att genomföra kvantteleportering på dessa i praktiken.

År 1997 lyckades två grupper av fysiker utföra den första lyckade kvantteleporteringen. De kvantteleporterade en foton. Den ena gruppen av fysiker var ledd av Anton Zeilinger, och den andra av A Fransisco De Martini. De använde sig av ett fenomen som kallas kvantmekanisk sammanflätning, och detta upptäcktes redan år 1993.

Kvantmekanisk sammanflätning är ett märkligt, intimt förhållande mellan två partiklar. Båda partiklarna i fråga befinner sig i samma kvantmekaniska läge. När den ena partikeln byter sitt spinn, följer den andra också med, och byter spinn direkt. När detta först upptäcktes, var många forskare skeptiska till hypotesen att den andra partikeln skulle kunna följa med den första direkt. Avståndet mellan dessa två partiklar påverkar inte fenomenet (de kan vara hur långt ifrån varandra som helst.)

Sättet för teleportering som Anton Zeilinger och A Fransisco De Martini använde sig av 1997 kallas kvantteleportering. Detta betyder att de mätte det specifika kvantmekaniska läget av en foton, skickade sedan informationen till en annan plats, där denna information används för att manipulera läget av en annan foton till samma kvantmekaniska läge som den första fotonen. Man stötte dock på problem, då man insåg att mätandet av en foton rubbar dess kvantmekaniska läge. Således kommer den andra fotonens kvantmekaniska läge inte avspegla den första fotonens kvantmekaniska läge före mätningen. Man lyckades dock bemästra detta hinder med en serie fenomen, och man använde sig bland annat av kvanttrassel.

Det längsta avståndet, som man lyckats utföra en kvantteleportering på, är 143 km. Kvantteleportering används i praktiken för bl.a. kryptering av filer. Man måste dock komma ihåg att kvantteleportering av objekt ännu inte fungerar i praktiken, och även de minsta celler består av miljontals partiklar, som skulle göra en kvantteleportering praktiskt taget omöjlig.

Se även[redigera | redigera wikitext]

Noter och referenser[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ New York Times, Scientists Teleport Not Kirk, but an Atom (2004)
  2. ^ M. D. Barrett, J. Chiaverini, T. Schaetz, J. Britton, W. M. Itano, J. D. Jost, E. Knill, C. Langer, D. Leibfried, R. Ozeri & D. J. Wineland, "Deterministic quantum teleportation of atomic qubits" Nature 429, 737-739 (17 juni 2004) doi:10.1038/nature02608
  3. ^ M. Riebe, H. Häffner, C. F. Roos, W. Hänsel, J. Benhelm, G. P. T. Lancaster, T. W. Körber, C. Becher, F. Schmidt-Kaler, D. F. V. James & R. Blatt, "Deterministic quantum teleportation with atoms", Nature '429, 734-737 (17 junii 2004) doi:10.1038/nature02570
  4. ^ Charles H. Bennett, Gilles Brassard, Claude Crépeau|C. Crépeau, Richard Jozsa, Asher Peres, William Wootters, Teleporting an Unknown Quantum State via Dual Classical and Einstein-Podolsky-Rosen Channels, Phys. Rev. Lett. 70, 1895-1899 (1993) (online).
  5. ^ Ma, X. S.; Herbst, T.; Scheidl, T.; Wang, D.; Kropatschek, S.; Naylor, W.; Wittmann, B.; Mech, A.; et al. (2012). ”Quantum teleportation over 143 kilometres using active feed-forward”. Nature "489" (7415): sid. 269–273. doi:10.1038/nature11472. PMID 22951967. Bibcode2012Natur.489..269M. 
  6. ^ C. Nölleke, A. Neuzner, A. Reiserer, C. Hahn, G. Rempe, S. Ritter; Efficient Teleportation Between Remote Single-Atom Quantum Memories, Phys. Rev. Lett. 110, 140403 (2013). arXiv
  7. ^ First success complete quantum teleportation, Akihabara News (2013-09-11)
  • Michael N. Leuenberger, Michael E. Flatte, David D. Awschalom; "Teleportation of Electronic Many-Qubit States Encoded in the Electron Spin of Quantum Dots via Single Photons", Phys. Rev. Lett. 94, 107401 (2005).
  • I. Marcikic, H. de Riedmatten, W. Tittel, H. Zbinden, N. Gisin; Long-Distance Teleportation of Qubits at Telecommunication Wavelengths, Nature, 421, 509 (2003)
  • S. Olmschenk, D. N. Matsukevich, P. Maunz, D. Hayes, L.-M. Duan, and C. Monroe; Quantum Teleportation between Distant Matter Qubits, Science 323, 486 (2009).

Externa länklar[redigera | redigera wikitext]