Das Quantenreich ist ein unglaublich seltsamer Ort, an dem unsere anerkannten Gesetze der Physik scheinbar zusammenbrechen. Die Verschränkung scheint darauf hinzudeuten, dass wir eines Tages über große Entfernungen miteinander kommunizieren könnten, vielleicht sofort. Dies ist ein Beispiel für das sehr merkwürdige Verhalten der Quantenwelt, oft genannt Quantenverrücktheit .
Chinesische Wissenschaftler haben diese Theorie kürzlich über eine größere Distanz getestet als jemals zuvor. Sie haben versucht zu testen, was Einstein nannte " gruselige Aktion aus der Ferne "zwischen Stationen, die Licht von einem Satelliten empfangen. Die Theorie, die sie testeten, erschien Einstein absurd, da sie schneller als Lichtkommunikation implizierte. Dies war ein direkter Verstoß gegen die Relativitätstheorie . Unabhängig davon zerreißen die Ergebnisse des Teams den vorherigen Rekord von 100 Kilometer zwischen Empfängern. Obwohl dies unglaublich interessant ist, sind wir einer praktischen Anwendung noch nicht näher gekommen. Wer weiß jedoch in Zukunft, welche Auswirkungen dies auf das Quantencomputing und die Kommunikation mit Quantenverrücktheit haben könnte.
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Was zur Hölle ist los?
Ehrlich gesagt sind wir uns nicht ganz sicher, was mit der Quantenverrücktheit vor sich geht. Die Mathematik der Quantenmechanik, einschließlich der Verschränkung, ist in der Tat sehr seltsam. Teilchen scheinen in der Lage zu sein, verwandte Eigenschaften anzunehmen, wenn sie verschränkt werden. Wenn Sie diese Teilchen trennenIn einer Entfernung bleiben sie immer noch in unbekannten Spinzuständen verwickelt, bis sie beobachtet werden. Wenn Sie dies tun, wissen Sie was, reagiert das andere Teilchen auf merkwürdige Weise auf die Eigenschaften seines verwickelten Partners. Was zum Teufel? Es ist fast so, als ob sich die Teilchen darin befindenirgendwie "miteinander reden" und Informationen sofort übertragen.
Wenn Sie dies wissen, können Sie damit Informationen senden. Sie müssen lediglich den Zustand eines der Partikel bestimmen und kennen sofort die Eigenschaften des anderen. Einstein hat dies vor vielen Jahrzehnten bemerkt und seine Beobachtung ist sicherlich "gruselig""Vor allem, weil Partikel sofort über Entfernungen kommunizieren können. Wie Sie sich vorstellen können, wollte er dieses Phänomen nicht wirklich glauben, da es gegen seine Prinzipien des Reisens verstößt, der schneller als Licht ist.
Aber vielleicht nicht, es ist nicht so geschnitten und trocken ...
Was haben die Chinesen getan?
Seit den 1970er Jahren gab es verschiedene Experimente, die zu beweisen scheinen, dass es tatsächlich eine Quantenverrücktheit gibt. Diese Experimente stützten sich auf optische Fasern oder andere Komponenten, die das Signal schwächen. Die Chinesen verwendeten jedoch einen neu gestarteten. Micius Satellite um Photonen ungehindert durch den Raum zu schicken. Ihre Ergebnisse wurden im veröffentlicht Zeitschrift Science am 15. Juni 2017.
Die Chinesen haben bei ihrem Experiment einen sehr "out of the box" -Denkansatz gewählt. Es ist tatsächlich ziemlich genial. Sie haben zwei Bodenstationslabors auf der Erde eingerichtet, die getrennt verteilt sind. 1.200 km . Ihr Satellit feuert einen Strahl durch einen speziellen Splitter ab, der zuerst zwei Photonenpaare verwickelt. Diese Photonen wandern dann auf verschiedenen Wegen zu jeder der Stationen, wo sie später verglichen werden. Die summierten Bewegungslängen für die Strahlen variierten zwischen 1600 und 2400 km
Die wissenschaftliche Gemeinschaft hat ihren Erfolg gefeiert. Schön, aber nur eine winzige Menge der Photonen wurde erfolgreich gewonnen. Ungefähr einer von sechs Millionen bemerkte Alexander Ling, Physiker an der National University of Singapore Wissenschaft .
Die Satelliten sind an sich interessant
Die Quantenexperimente im Weltraum QUESS oder Micius-Satelliten sind ziemlich revolutionär. Diese bösen Jungs könnten die ersten Quantenkommunikationssatelliten der Welt sein. Der erste erreichte den Weltraum im August 2016 an Bord einer Long March-2D-Rakete. Sie werden benanntnach dem alten chinesischen Philosophen und Wissenschaftler Mozi.
Aufgrund ihrer Fähigkeit, verschränkte Photonen als Kommunikationsmittel zu senden, sind sie technisch gesehen die ersten hackfesten Satelliten der Welt. Die Chinesische Akademie der Wissenschaften CAS konnte sogar empfangen. 202 MB von Testdaten vom Satelliten kurz nach dem Start. Diese Satelliten kosten ungefähr 100 Millionen US-Dollar zu entwickeln. Wie Sie wahrscheinlich erraten haben, sollen sie die transkontinentale Quantenkommunikation zwischen China und Österreich demonstrieren. Zwei weitere sind geplant. Hier einige weitere Informationen zum Konzept.
Was war der Sinn des Experiments?
Die offensichtliche Frage wäre, welchen praktischen Nutzen diese Art von Experiment möglicherweise haben könnte. Nun, eine Option könnte darin bestehen, verschränkte Partikel für eine superschnelle Kommunikation zu verwenden. Eine solche Kommunikation könnte beim Booten extrem sicher sein. Wenn es ein "neugieriger Parker" schaffen würdeFangen Sie die Übertragung ab, die Sie sofort kennen würden. Die endgültige Kommunikation würde sich in einem unerwarteten "nicht verwickelten" Zustand befinden.
Dies ist technisch gesehen ein großer Fortschritt in unserem Verständnis dieses Gebiets. Jürgen Volz, Physiker am Wiener Zentrum für Quantenwissenschaft und -technologie, vermerkt in LA Times . Die Möglichkeiten zur Entwicklung der Quanten-Verrücktheitstechnologie sind verlockend. Ein Quantenkommunikationsnetzwerk muss in der Lage sein, Photonen über große Entfernungen zwischen Empfängern zu verteilen. Bisher beschränkten sich die Experimente auf die Sichtlinie zwischen Städten oder Berggipfeln.Verbindungsentfernungen wurden begrenzt auf 100 km oder so aufgrund von Streuung und Signalabfall.
Das Team wollte und schaffte es erfolgreich zu sehen, ob es die Entfernung der Signalübertragung über diese scheinbare Entfernungsbeschränkung hinaus erhöhen kann. Sie verwendeten die 2016 gestarteten Micius-Satelliten, die mit speziellen quantenoptischen Nutzlasten ausgestattet waren, um dies zu erreichen. Ihr Experiment zeigt, dass dieAbstand kann um mindestens erhöht werden 12 mal die Entfernung zwischen den Empfängern. Sie scheint uns der zukünftigen globalen Quantenkommunikation einen Schritt näher zu bringen. Beeindruckend.
Das letzte Wort
Dieses Experiment ist zum Teil ein Proof-of-Concept für längere Empfängerentfernungen als bisher versucht. Wir können anscheinend Partikel verwickeln und über ziemlich große Entfernungen erfolgreich abfeuern. Obwohl eine sehr kleine Menge von Photonen erfolgreich eingefangen und analysiert wurdezeigt, dass es möglich ist. Wie wir dies skalieren können, ist noch unklar, aber sicherlich ermutigend. Diese Ergebnisse zeigen, dass der Effekt real und über eine Rekordentfernung ist. Was wir mit den erhaltenen Informationen tun können, ist auch inDas Problem besteht darin, die einmal empfangenen Strahlen zu analysieren. Es wäre völlig zufälliger Unsinn, bis Sie die Ergebnisse mit dem anderen Partikelempfänger verglichen haben. Das besiegt das Objekt der superschnellen Kommunikation etwas, Mann, der nervt.
Machen Sie sich keine Illusionen darüber, dass es noch sehr lange dauern wird, bis wir diese Quanten-Verrücktheitstechnologie praktisch einsetzen können. Insbesondere für Anwendungen in Telekommunikationsnetzen. Trotzdem ist es schön, von den zukünftigen Möglichkeiten zu träumen.
Quellen : ScienceMag , Gizmodo , LATimes