Снимка: MIC.com

През 2016 година китайски учени изстрелват сателита Micius, който се използва за изследване на квантовите свойства на различни частици. Тези изследвания биха могли да помогнат за по-добро разбиране и развитие на квантовото заплитане (свойство на частиците), криптографията и телепортацията.

Ето че тези дни излязоха официално първите резултати от експеримент на учените, които бяха предварително публикувани в портала arXiv. С този експеримент китайските учени успяха да телепортират частица от Земята до въпросния сателит, на разстояние приблизително 500 километра.

Micius лети около Земята в орбита, синхронизирана със Слънцето. По този начин капсулата преминава над една и съща точка от земната повърхност всеки ден, в едно и също време. В случая това е базата за изследвания на учените, която се намира в Тибет, на 4000 метра надморска височина. По този начин Micius преминава над обсерваторията всеки ден в полунощ. Разстоянието между него и съоръжението е 1400 километра (когато сателитът е близо до хоризонта) и около 500 километра (когато той преминава точно в зенита).

Снимка: Ji-Gang Ren et al.

Квантовото заплитане е в основата на т.нар. квантова телепортация. Физиците могат да създават двойки фотони (частиците, изграждащи светлината), които да са неразривно свързани помежду си чрез еднаквите си свойства (те са практически еднакви). След това колкото и да бъдат отдалечени тези два фотона един от друг, те остават свързани. Това означава, че теоретично можем да изпратим първия в единия край на Вселената, а втория — в другия край и те да продължат да са свързани.

На базата на тези физични свойства учените смятат, че може да се създаде интересен и много удобен начин за квантова комуникация — изпращане на информация с едва ли не мигновена скорост.

Въпросната квантова телепортация е постигана и друг път, но само в лаборатории на Земята. Разстоянията, на които фотоните биват телепортирани, са ограничени, разбира се. Максимумът, достиган на Земята, е около 100 километра. По-дълги разстояния са трудно постижими, защото фотоните губят заплитането си, когато пътуват през различни среди.

Какво представлява самата телепортация?

Китайските учени правят следното, за да тестват квантовата телепортация. Създават много на брой двойки фотони, като запазват единия от тях в лабораторията в Тибет, а другия изстрелват (под формата на светлинен импулс) към сателита. Чифтът фотони е квантово заплетен, така че двата фотона са практически идентични — могат да се смятат за един и същи фотон. По-късно заплетените фотони могат да се използват за инстантно предаване на информация. Когато състоянието на единия бъде променено, автоматично това на другия също се променя.

„Телепортацията на дълги разстояния се признава като основен елемент в работата на широкомащабни квантови мрежи и разпределени квантови изчисления. [Нашите изследвания] установяват първата up-link връзка към спътник за квантовата телепортация на ултра-далечни разстояния — важна стъпка към [разработката на] глобален квантов интернет.“

Плюсът на експериментите с Micius е, че през по-голяма част от времето, пътят на изстреляния фотон минава през вакуума на космическото пространство около Земята, така че той не се влияе от външната среда и заплитането се нарушава по-трудно. По този начин китайските учени биха рекорда за квантова телепортация на дълги разстояния, като успешно телепортираха фотон на около 500 километра над Земята.