중국 과학자들은 가장 먼 양자 순간 이동에 대한 기록을 세웠습니다.

(이미지 크레디트: sakkmesterke/Shutterstock)



중국 과학자들이 순간이동 기록을 깨뜨렸습니다. 아니요, 우주선에 사람을 보내지 않았습니다. 오히려 그들은 티베트에서 지구 표면에서 최대 870마일(1,400km) 떨어진 궤도에 있는 위성으로 정보 패킷을 보냈습니다.



보다 구체적으로, 과학자들은 광자의 양자 상태(편광되는 방법에 대한 정보)를 궤도에 투사했습니다.

팀 설정 뿐만 아니라 양자 순간이동 거리 기록 , 그들은 또한 장거리 양자 통신을 위한 실용적인 시스템을 구축할 수 있음을 보여주었습니다. 그러한 통신 시스템은 사용자에게 경고하지 않고 도청하는 것은 불가능할 것이며, 이는 온라인 통신을 훨씬 더 안전하게 만들 것입니다.



이와 같은 실험은 이전에 수행된 적이 있지만 호주 브리즈번에 있는 그리피스 대학의 양자 역학 센터 소장인 Howard Wiseman은 이메일을 통해 Live Science에 이 실험이 기술의 가능성을 확장한다고 말했습니다. [ '스타 트렉' 팬들이 보고 싶어할 미래 기술 10가지 ]

'이것은 빠르게 움직이는 목표물에 대한 것이기 때문에 훨씬 더 어렵습니다. 양자 검출기가 우주에서 빠져나와 아무도 만지작거리지 않고 작동해야 하기 때문입니다'라고 그는 말했습니다. '세계화를 향한 큰 발걸음 양자 통신 '

으스스한 쌍

이 실험은 양자 역학을 설명하는 여러 현상 중 하나를 이용합니다. 얽힘 또는 Albert Einstein이 말한 '원거리에서 으스스한 동작'입니다. 두 입자가 얽혀 있으면 연결된 상태를 유지하므로 두 입자가 얼마나 멀리 떨어져 있더라도 한 입자에서 수행된 작업이 다른 입자에도 영향을 줍니다. 같은 맥락에서, 얽힌 쌍에서 한 입자의 상태를 측정하면 자동으로 두 번째 입자의 상태를 알 수 있습니다. 물리학자들은 상태를 '상관된' 상태라고 부릅니다. 예를 들어 광자와 같은 하나의 입자가 '위쪽' 상태에 있으면 얽힌 파트너가 일종의 거울 이미지인 '아래쪽' 상태에 있기 때문입니다. (엄밀히 말하면 두 입자가 들어갈 수 있는 조합은 네 가지입니다.)



이상한 부분은 첫 번째 입자의 상태가 측정되면 두 번째 입자가 어떤 상태여야 하는지 어떻게든 '알고' 있다는 것입니다. 정보는 빛의 속도 제한 없이 순간적으로 이동하는 것 같습니다. [ 실생활에서 아인슈타인의 상대성 이론을 볼 수 있는 8가지 방법 ]

텔레포트 정보

6월에 같은 연구자들이 보고한 양자 순간이동의 또 다른 위업 : 그들이 보낸 얽힌 광자 궤도에 있는 위성의 위치에 따라 Micius 위성에서 994마일에서 1,490마일(1,600에서 2,400km) 사이의 거리에 걸쳐 두 개의 지상국으로 이동합니다. 이 실험은 얽힘이 장거리에서 발생할 수 있음을 보여주었지만 새로운 실험은 얽힘을 사용하여 광자의 양자 상태를 먼 위치로 전송합니다.

최신 실험에서 상하이 과학 기술 대학의 Ji-Gang Ren이 이끄는 중국 팀은 티베트의 지상국에서 궤도에 있는 위성에 레이저를 발사했습니다. 그 레이저 빔은 지상의 다른 광자와 얽힌 광자를 운반했습니다. 그런 다음 그들은 지상의 광자를 세 번째 광자와 얽히고 양자 상태를 측정했습니다. 그러나 과학자들은 실제로 국가 자체를 밝히지 않았습니다. 그들은 단지 그들의 상태(이 경우 수직 또는 수평 편파)가 같거나 다른지 물었습니다. 네 가지 가능한 조합이 있습니다: 수직-수직, 수직-수평, 수평-수직 및 수평-수평. 지상에 있는 입자의 상태는 위성의 상태와 상관 관계가 있기 때문에 위성의 광자를 관찰하는 관찰자는 광자가 위성의 두 광자와 상관 관계가 있는 4가지 가능한 상태 중 하나에 있어야 한다는 것을 알 수 있습니다. 지면.



위성에 타고 있는 사람이 있다면 지상 광자의 상태가 같거나 다르다는 말을 들으면 지상 광자의 상태를 재구성하고 이를 복제할 수 있을 만큼 충분히 알고 있을 것입니다. 그들의 단일 광자. 지상에 있는 광자는 양자 상태를 궤도로 순간이동시켰을 것입니다.

정보가 빛보다 빠르게 이동하는 것처럼 들리지만 이 속성을 즉각적인 메시징 시스템으로 사용할 수 있는 방법은 없습니다. 그렇기 때문에 비록 얽힌 입자의 상태 상관 관계가 있기 때문에 측정하기 전에는 그것들이 무엇인지 알 수 없으며 상태를 제어할 수도 없습니다.

그러나 얽힌 입자가 할 수 있는 일은 메시지에 대한 완벽한 인증자 역할을 하는 것입니다. 그 이유는 입자를 관찰하는 행위가 그 행동을 변화시키기 때문입니다. 이 최근 실험에서 도청자가 위성과 지상 사이의 전송을 가로채려고 시도했다면 광자의 양자 상태(과학자들이 측정한)가 올바르게 상관되지 않을 것입니다.

중국 팀은 위성까지의 최대 거리인 310마일(500km)에서 870마일(1,400km)의 거리에서 얽힘 작업을 수행했습니다. 이것은 얽힌 상태를 보내는 데 성공한 사람보다 훨씬 더 멀리 있습니다. 얽힌 광자는 목적지로 가는 도중에 다른 어떤 것과도 상호 작용할 수 없습니다. 왜냐하면 일단 상호 작용에 의해 그들의 상태가 '관찰'되었기 때문입니다. 따라서 광자가 목적지에 도달하기 전에 관찰되면 순간이동이 작동하지 않습니다. 과학자들이 이와 같은 실험을 수행할 때 한 번에 하나씩 단일 광자를 보내는 것이 아닙니다. 원하는 측정값을 얻으려면 많은 데이터를 보내야 합니다. 연구에 따르면 우주의 진공 상태에서도 수백만 개의 광자가 전송되었지만 위성은 그 중 911개만 안정적으로 수신할 수 있었습니다. [ 인포그래픽: 양자 얽힘의 작동 원리 ]

이러한 동일한 광자가 공간이 아닌 광섬유 케이블을 통해 보내지면 열 및 진동과 같은 요인의 간섭 또는 케이블과의 무작위 상호 작용에 의해 광자 간의 연결이 파괴됩니다. 따라서 얽힌 광자를 측정하는 데 3800억 년이 걸릴 수 있습니다. 반면에 위성은 대기 밖에 있으며 얽힌 광자가 손상될 가능성이 훨씬 적습니다.

NTT 기초 연구실의 수석 연구원인 Bill Munro는 Live Science와의 인터뷰에서 '섬유를 사용하면 많은 광자를 잃게 됩니다. 궤도에 광자를 발사한다는 것은 실제 통신 시스템을 구축할 수 있음을 의미합니다. '중국에서 워싱턴이나 뉴욕으로 빔을 보낼 수 있습니다.' 신호와의 간섭을 줄이고 더 많은 광자를 통과시키는 문제는 해결할 수 있는 기술 및 공학적 문제라고 Munro는 말했습니다.

Munro와 Wiseman은 종종 사람들이 순간이동을 실제 물체(또는 광자)가 한 장소에서 다른 장소로 움직이는 것으로 생각한다고 언급했습니다. '사람들은 이것을 '스타트렉 ' 접근' Munro가 말했다. '그들은 원자가 순간이동되는 것을 생각합니다. 우리가 옮기고 있는 것은 한 [양자] 비트에서 다른 [양자] 비트로의 정보입니다. 문제는 없습니다. 정보만 있을 뿐입니다. 머리를 굴리기가 어렵습니다.'

연구는 아르시브 7월 4일.

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