Teleportation Quantum: lu granni scuperte di fisica

teleportation Quantum hè unu di i protocols più impurtante in infurmazioni quantistica. Basatu nantu à i risorsi fisicu di cunfusioni, hè l 'elementu principale di i sfarenti fatti infurmazioni è rapprisenta una parti impurtanti di ticnoluggìa dâ value ghjocanu un rolu di chjave in l' avvena di value informatica, jg è cumunicazzioni.

Da a scenza puisia di scuperte scentificu

Ci hè stata più di dui anni chì a scuperta di teleportation quantum, chì hè forsi unu di i cunsiquenzi più intarissanti è passiunanti of "giant" di micànica quantistica. Prima di sti stati fatti granni scuperti, sta 'idea hà appartinutu à u regnu di puisia scienza. First inventata in u 1931 da Charles H. Fort termine "teleportation" has been dapoi usatu pi discrìviri lu prucessu da chì u corpu è u ogetti sò spustatu da a unu locu à un altru, ma ùn hè veru a superari pi la distanza tra iddi.

In lu 1993 pubbricau un articulu addiscriviennu u prutucolu di infurmazioni quantum, chiamatu "teleportation quantum", chì sparte qualchi di i sìntimi alincati, sopra. U scunnisciutu statu di nu sistema fisicu hè misurata è dopu puru, o «sunari-ci" in u situ luntani (l 'elementi fisichi di u sistemu uricinali arrestanu in trasferimentu locu). Sta dimarchja hè u spechju classicu di cumunicazioni è eliminates cumunicazioni superluminal. Hè ubligatoriu una vita di cunfusioni. In fatti, teleportation pò esse vistu comu un prutucolu di infurmazioni value chì dimostra più chjaramente a natura, di i cunfusioni: senza a prisenza di u statu di u trasferimentu ùn saria pussibule in u quadru di a lege chì discrive u micànica quantistica.

Teleportation hà avutu un rolu attivu in u sviluppu di a scienza dâ nfurmazzioni. On a unu a manu, issu hè un prutucolu conceptual, chì ghjoca un rollu cruciali in u sviluppu di una value furmali tiurìa dâ nfurmazzioni, e su 'altra hè una cumpunenti funnamintali di parechji ticnoluggìa. U REPEATER value - un elementu di cumunicazioni-assà. CALCINES value Teleportation, càlculu basatu nantu falza è riti value - sò tutti cum'è Derivati. Si veni usatu comu na semprici strumentu di u studiu di "estremu" di a fisica, nantu rotonduli pruvisoriu è evapurazioni di gärbi neru.

Oghje teleportation value cunfirmatu in laburatoria intornu à u mondu cù una varietà di substrates è ticnoluggìa, cumpresi qubits photonic, Lindblad magnetichi nucleari, manèri òttica, i gruppi di atumi, u atomi intrappolato e sistemi semiconductor. risultati Excellent sò statu truvatu in u catalogu teleportation chi spirimenti cun satelliti. Inoltre, hè stata fatta prove a scala à sistemi di più cumplessi.

teleportation di qubits

teleportation Quantum fù prima emuzioni di u sistema dui-livellu, u cusì-chiamatu qubits. Prutucolu cunsidirari dui partiti luntani, chiamatu Alice e Bob, chì sparte qubit 2, A è B sò in statu ntricati pura, chjamatu dinù paru Bell. At a entrata Alice datu un altru qubit è quale ρ cundizione hè scunnisciutu. Hè tandu pena un misurazzioni value giuntu, chiamatu la scuperta di campana. U porta un è A à unu di li quattru stati Bell. Cum'è un risultatu, u statu messu di u qubit quandu misurata Alice sparisci e Bob B qubit simultaneously pruittata su P ^† _Égypte ρP _Égypte. In l 'ultimu prutucolu passu Alice transmits un risultatu classica di u so misura Bob, chì vali Pauli P operatore _Égypte pi rimettiri la ρ uriginale.

U statu iniziale di una qubit Alice eni cunzidiratu anònimu, perchè spicificatu u prutucolu hè ridutta a so misura luntani. In agghiunta, lu pò stissa esse parte di un sistema di tuttu più, era cumunu incù un terzu partitu (in stu casu, teleportation successu tuttu hè correlations cantanti cu stu terzu partitu).

A spirimentu tipica di teleportation value pigghia statu uriginale pura è appartèniri a un alfabbetu limitata, per esempiu, di sei, poli di a sfera Bloch. In la prisenza di a qualità decoherence di u statu ricustituitu pò èssiri spressu quantitatively accuratu teleportation F ∈ [0, 1]. Stu accuratezza frà stati di Alice e Bob, averaged sopra tuttu i risultati finominu di u Bell e l 'alfabbetu uriginale. Per picculu valori di u accuratezza di i metudi esisti, chì permette di teleportation subjunctive senza risorsa cumplicata. Per esempiu, Alice pò misurà direttamente u so statu iniziale da mandà Bob di i priparazioni di u statu resultant. Stu strategia misurazzioni-furmazione rifirisci a categoria "teleportation classica." T'hà una pricisioni massima di F _classi = 2/3 per ogni statu messu, u alfabeticu equivalenti cundizioni cumprinzibbili Macelleria cume a sfera Bloch sei poli.

Cusì, a cumuna nfurmazzioni di l 'usu di risorsi value hè un valori pricisioni F> _{classi F.}

Micca una sola qubit

Sicondu a fisica quantistica, teleportation di qubits ùn hè limitatu, si pò mette una sistemu multi-tridiminsiunali. Per ogni core misura D ponu esse poi teleportation schema unicu cù basa maximally vettori ntrizzàti statu chì pò esse acquistatu da un datu statu maximally ntricati e una basa {U _K} uperatori unitariu suddisfà ^{_{tr (U † j 'U l')}} = dδ: j, k . un tali prutucolu pò esse custruitu per ogni core-Fernández spaziu r. N. sistemi duve discrete.

Esiste, teleportation value ponu dumandà à sistema cù u spaziu infinitu Fernández, chiamatu sistemi permanenza-variàbbili. Comu regula, si sò avvisti da manèri orin scope, u campu ilettricu ca pò èssiri discrittu uperatori quadrature.

principiu Speed è incertezza

Cosa hè a vitezza di teleportation value? Information hè trasmessi à una vitezza simile à u battutu di trasmissioni di u listessu numeru di classici - forsi cu la vilucitati dâ luci. Asicutiva, si pò dunque esse usatu, how classicu ùn pò - per esempiu, in informatica quantum, induve sò disponibile la dati solu à u destinatariu.

Ùn teleportation value prufananu u principiu di a miseria? In u passatu, u scopu di teleportation ùn hè veru pigliatu seriamenti da studii, perchè hè statu pinsatu chì si viola u principiu di prohibiting ogni prucessu misura o circular à scumpressà lu atomu infurmazione, o altri oggettu. In cunfurmità cù u principiu di a miseria, u più pricisu u oggettu hè scanned, u più hè influenzatu da u prucessu circular finu à un puntu hè arrivatu quandu u statu iniziale di l'oggettu ostaculatu a tali puntu chì più ùn si pò uttinni nantu à u corsu abbasta à creà una, replica. U populu corsu cunvinciri: s'è una parsona ùn pò tirà nantu à u corsu da l 'uggettu di creà copie perfetta, u quessu ùn pò esse fatta.

Quantum Teleportation di Dummies

Ma i sei scinziati (Charles Bennett, Zhil Brassar, Claude Crépeau, Richard Dzhosa, Asèriu Pérès, è Uilyam Vuters) trovu una manera intornu à sta logica, cù una funzione cunnisciutu è vene di micànica quantistica canusciutu comu l 'Einstein-Podolsky-Rosen. Li trovu una manera di scanning l 'uggettu infurmazione teleported A, è u piattu untested cullezzione attraversu l' effettu di trasferimentu àutri uggetti in cuntattu incù A mai fermi.

Successivamenti, da entrata à suttascrittu C infurmazione scanned dipindenti pò intrutu in u statu A to scanning. È sè ùn hè micca à a listessa cundizione cum'è u prucessu circular ripresa, cusì arricivutu hè teleportation, ùn euphorbia.

A lotta per u rigistru

• A prima teleportation value hè accadutu in u 1997 guasi simultaneously da scentifichi di l'Università di Innsbruck è l 'Università di Roma. Duranti lu spirimentu di una surgente futòni avè un polarisation, è unu di un paru di futòni ntrizzàti statu cambiatu tantu ca lu secunnu futòni polarisation uriginale ricevutu. Cusì sia li futòna sunu bellu staccatu da a iddi.
• In u 2012, ci hè statu un teleportation value rigulari (University China di Scienze è Technology) à traversu à u lavu, alpin, à una distanza di 97 km. A squadra di scentifichi da Shanghai guidatu da Juan Iinem arrinisciutu a sviluppà un miccanisimu suggestive chì u dirittu Fasciu pricisamenti urigine.
• In settembre, un teleportation value fiche nantu 143 km a sud fù rializatu u listessu annu. scentifichi Austrian da l 'Académia d' Sciences d 'Austria è à l' Università di Vienna sottu à a direzzione di Antona Tsaylingera hà ci anu successu stati value trà i dui Canarias di La Palma e Tenerife. Lu spirimentu usatu dui lìnii di cumunicazioni òttica in l 'aria, kvantumnaya è classicu, ultrahigh polarisation uncorrelated tangled paru di fonte futòni, sverhnizkoshumnye scova sìngulu-futòni è synchronization roggiu clu clutch.
• In u 2015, circadori da l 'Istitutu Nazziunali US di fini e Technology per a prima volta fattu u trasferimentu di infurmazioni nantu à una distanza di più di 100 km a sud di fibre òttica. Stu statu fattu possibili, grazi à i merulinus futòni creatu Istituto cù nanowires superconducting di mulibdenu silicide.

Hè chjaru chì l 'idiali di un sistemu value o di tecnulugia ùn ancu esisti e lu granni scuperte di u futuru hè ancu à vene. Ma, pudemu pruvà à identificà pussibili candidati per appiicazioni specifichi di teleportation. hybridization prupizia li damu a basi cummirciali è i metudi pò purtà un futuru più spiranza di teleportation quantistica è l 'appricazzioni.

cortu distanzi

Teleportation un pocu distanti (1 m) comu na subsystem càlculu value dispusitivi semiconductor spiranza, u best of chì hè una m'agiterai di QED. In particulare, qubits superconducting transmonovye pò guaranzia boiu teleportation deterministic è assai pricisa. Li permette dinù una purtata direttu di vera-tempu, chi mi pari prubbrimàticu su patatine fritte photonic. In più, si derà una architittura di più scalable, è megghiu integrazione di ticnoluggìa dâ esistenti n cunfrontu a avvicinamenti merre, cume IONS intrappulà. S'arricorda, u solu drawback di sti sistemi apparentimenti hè u so tempu coherence limitata (<100 metri). Stu prublemu pò solving usandu integrazione QED cun tour semiconductor lingual mucosa Leoni memoria di corti ducali (azotu-facilità incù LM o cristallo doped cù elementi in terra raru), chì pò custituiscia un tempu longu coherence di u quantisticu di a pruvista di dati. S'arricorda, issu baddu hè una storia di più sforzi di a cumunità scientifica.

lea City

Us teleport a scala a cità (parechji chilometri) pussutu esse sviluppatu cù i manèri òttica. At abbastanza bassu perdita, sti sistemi furnissi frombu battutu è vene. Ci si pò appricari da ch'ella stia Desktop a sistemi medie-serie iavanu più di l 'aria, o fibre òttica, incù pussibule integrazione cù una corti ducali di memoria quantistica. Più longa distanzi, ma cu vilucitati prus si pò uttene da un accostu o o da sviluppà bona repeaters basatu nantu prucessi non-Gaussian.

Merati

Long-distanza teleportation value (più di 100 km) hè un spaziu attivu, ma suffremu sempre da un prublemu aperta. qubits Polarisation - lu megghiu purtatori di teleport bassu-battutu più longu solcu fibre chiasm di cumunicazione è à traversu l 'aria, ma à u mumentu u prutucolu hè una probabilistic duvuta a dittizzioni intazzati Bella.

Puru teleportation probabilistic è entanglement sò prupizii di appiicazioni cume distillazione di entanglement è blocca quantum, ma hè chjaramente differente da u cumunicazione in u quali l 'infurmazione entrée deve esse tinuti cunsirvatu.

Sè noi accetta sta natura probabilistic, u baddu di l 'satellitare sò ind'a la purtata di ticnoluggìa dâ muderna. In aghjunta à u integrazione di i metudi duma, u prublema maiò sò l 'alta perditi causatu da u stese di a luci. Stu pò supirari a cunfigurazione induve entanglement hè distribuite da u satellitu à u telescopiu terrestrial incù un grande focal. Pigghiau focal satellitu di 20 cm Musée à 600 autizza km a sud è 1 m cannucchiali focal nant'à a terra, unu pò m'aspettu circa 75 dB di perdita in un canali downlink chi hè menu cà 80 perdita dB a liveddu di terra. Matematiche di u "satellitare a terra" o "satellitare cumpagnu" sò più cumplessi.

ricordu diffusion

usu avvene di teleportation comu parti di una reta scalable hè direttamente ligata à u so relazioni cù memoria quantistica. L'ùrtima devi avè sughjornu in termini di ste cunversione efficienza "raghji-àutru ', una pricisioni di n'hè è leghje, tempu e capacità di a pruvista, frombu battutu e capacità di a pruvista. Prima di tuttu si permette di voi à aduprà repeaters per dà cumunicazioni fruntiere u trasferimentu direttu cù u codici currezzione errore. U sviluppu di una bona memoria value li permittia micca solu à distribuisce entanglement è cumunicazione reta teleportation, ma dinù culligatu à sbuccà nantu à u ferà. Infine, stu pussutu s'otteni un riticeddu di distribuite ricanusciuta urdinatore quantistica , o una basa di futuru Internet quantistica.

sviluppi spiranza

strumintisti nucleari tradizziunarmenti cunzidiratu prezzi per via di a so cunversione efficacità di u "lume-àutru" e so stonde millisecond di a pruvista, chì ponu esse à 100 metri bisognu à trasmèttala lume globally. Tuttavia, sviluppi di più avanzata sò avà spetta à i basi di sistemi semiconductor, induve Sognu lingual mucosa corti ducali memoria value direttamente integrata cù l 'architittura scalable di ferrari circuit QED. Stu ricordu ùn pò chè ingrandà u ferrari circuit tempu coherence QED, ma dinù à purtà un interfaccia otticu-micru di u interconversion di Merati e boiu futòni micru òttica.

Cusì, avvene scuperte di scentifichi in u campu di Internet value sò parrata avissi a èssiri basatu nantu a cumunicazioni otticu-assà, unità semiconducting conjugat di infurmàticu quantistica.