Schattierungen von "Star Trek"? Quanten-Teleportation Sets Streckenrekord

Eine rekordverdächtige Strecke in die bizarre Welt der Quanten-Teleportation erreicht worden ist, sagen die Wissenschaftler.

Die Wissenschaftler teleportiert Photonen (Licht-Pakete) über eine Spule von Faseroptik 63 Meilen (102 Kilometer) lang, vier Mal weiter als der bisherige Rekord. Diese Forschung könnte eines Tages zu einem "Quanten-Internet" Next-Generation-Verschlüsselung bietet, sagte der Wissenschaftler.

Teleportieren, die ein Objekt von einem Punkt im Universum in ein anderes ohne Bewegung durch den Raum dazwischen wie Science Fiction klingen mag aus einer Episode von "Star Trek" gezogen, aber Wissenschaftler haben tatsächlich mit "Quanten-Teleportation" seit 1998 experimentiert. [Verdreht Physik: 7 mind-blowing Ergebnisse]

Quanten-Teleportation richtet sich nach der Erfassung der grundlegenden Details eines Objekts – seine "Quantenzustände" – und sofort übermitteln diese Informationen von einem Bereich zum anderen, um genau das Objekt irgendwo sonst neu zu erstellen.

Quanten-Teleportation stützt sich auf die seltsame Art der Quantenphysik, die feststellt, dass die grundlegenden Bausteine des Universums im Wesentlichen vorhanden sein können an mindestens zwei Orten gleichzeitig.

Im einzelnen Quanten-Teleportation stützt sich auf ein merkwürdiges Phänomen, bekannt als "Quantenverschränkung," in denen subatomare Partikel können verknüpft werden und beeinflussen sich gegenseitig sofort, unabhängig davon, wie weit voneinander entfernt sind. Wissenschaftler können nicht den Zustand der beiden Teilchen unterscheiden, bis man wird direkt gemessen, sondern weil die Partikel verbunden sind, misst man sofort den Zustand des anderen bestimmt.

Derzeit Physiker können nicht sofort Angelegenheit (z.B. Mensch) transportieren, aber sie können Quanten-Teleportation zu Strahl Informationen von einem Ort zum anderen. In einem kürzlich durchgeführten Experiment konnten Wissenschaftler am National Institute of Standards and Technology (NIST) teleportieren Photonen weiter über eine optische Faser als je zuvor.

"Spannend ist, dass wir über eine lange Strecke, Quanten-Teleportation durchführen konnten" Studie Co-Autor Martin Stevens, Quantum Optics Forscher am NIST in Boulder, Colorado, sagte Live Science.

Dem neuen Streckenrekord setzte mit fortgeschrittenen Single-Photon-Detektoren gemacht von supraleitenden Drähten von Molybdän silizid, die etwa 150 Nanometer (oder Milliardstel Meter) waren breit und gekühlten, über minus 457 Grad Fahrenheit (minus 272 Grad Celsius) oder etwa 1 Grad über dem absoluten Nullpunkt. Das Experiment eine Nah-Infrarot-Wellenlänge gebräuchlich in der Telekommunikation beteiligt, sagte der Forscher.

"Nur etwa 1 Prozent der Photonen machen es ganz über 100 Kilometer (60 Meilen) der Faser" sagte Stevens in einer Erklärung. "Hätten wir nie konnte dieses Experiment ohne diese neuen Detektoren, die dieses unglaublich schwache Signal messen kann."

Die Detektoren, die in diesem neuen Experiment könnte nach Ansicht der Wissenschaftler mehr als 80 Prozent der ankommenden Photonen aufnehmen. Im Vergleich dazu hatte der vorherige Rekordhalter Detektoren, die mit etwa 75 Prozent betrieben Effizienz am besten. Darüber hinaus entdeckt das neue Experiment 10 mal weniger streunende Photonen als der bisherige Rekordhalter.

Frühere Forschung erreichte Quantenteleportation über längere Distanzen über freiem Himmel – eine Spannweite von 89 Meilen (144 Kilometer) zwischen den beiden Kanarischen Inseln La Palma und Teneriffa, gelegen an der Nordwestküste von Afrika.

"Aber das Experiment auf den Kanarischen Inseln beteiligt ein Teleskop oben auf einem Berg und ein Teleskop auf einen anderen Berg, mit den Teleskopen zeigte auf einander in der Nacht, da das Experiment Hintergrundbeleuchtung tagsüber stören würde", sagte Stevens. "Wolltest du Quanten-Teleportation in der realen Welt – sagen, von einer Stadt zur anderen – möglicherweise haben Sie nicht unbedingt eine direkte Sichtlinie zwischen zwei Orten, und Sie würde nicht wollen, zu arbeiten in der Nacht, so Glasfaser mehr möglich sein könnte."

Quanten-Teleportation konnte ermöglichen die Entwicklung von einer "Quanten-Internet", die Nachrichten mehr sicher verschickt werden können, sagte Stevens.

"Ein Quantum Internet können könnten Sie Kommunikationskanäle zu schaffen, die viel sicherer sind als mit der standard-Verschlüsselungsprotokolle verwenden wir, jeden Tag heute", sagte Stevens.

Nun wollen die Forscher entwickeln noch bessere Single-Photon-Detektoren um Entfernungen für Quanten-Teleportation noch weiter schieben sagte Stevens.

Die Wissenschaftler ihre Ergebnisse detailliert heute (22. September) in der Zeitschrift Optica online.

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