Unzerbrechliche Bauvorschriften über die Grenzen der Erde

(ISNS)--Wissenschaftler drängen, eine weltraumgestützte Quanten-Kommunikationsnetz schaffen, die unmöglich Monitor Übertragungen ermöglichen könnte.

Auf diese Weise könnten sie ermöglichen für jemanden Scotty zu wirklich teleportieren einige Informationen in den Weltraum namens.

Es wäre genug "zu erschrecken", sagte Albert Einstein, Thomas Jennewein von der University of Waterloo in Ontario, eines der Top-Forscher auf dem Gebiet.

Die Verschlüsselungsforschung könnte unmittelbare praktische Auswirkungen haben. Der Prozess würde machen verwenden der verschränkten Photonen, was Einstein--, die die Folgen der Quantentheorie widerstanden bis zu seinem Tod--genannt "gespenstische Fernwirkung."

"Wenn können wir Zusammenhänge zwischen verschränkten Photonen, Quanten Schlüssel zu etablieren, es für eine sichere Kommunikation eingesetzt werden könnte", sagte Jennewein.

Einstein und zwei Kollegen die Theorie 1935, dass hätten Sie zwei Quantensysteme, die interagiert, z. B. zwei Atome in einem Molekül, und sie dann getrennt, bliebe sie verstrickt, was bedeutet, dass ihre Eigenschaften untrennbar verbunden sein würde. Messung ein Atom würde sofort eine Änderung der anderen egal wie weit auseinander produzieren, wie sie waren.

Einstein glaubte, dass es eine allgemeine Geschwindigkeitsbegrenzung: nichts könnte schneller als das Licht reisen, so er solche Kommunikation dachte – "gruselige Action" – wäre unmöglich.

Aber im Jahre 1972, zeigte eine Gruppe von US-Wissenschaftlern, das ist genau was passiert, zumindest über kurze Entfernungen von ihrer Labor-Experiment.

Jahrzehnte dauern, bis eine andere Physik Riese, Werner Heisenberg, vorgeschlagen in seine berühmte Unschärferelation, dass nur ein Teilchen beobachten oder anderweitig zu stören seine Eigenschaften ändert, und--laut Quantentheorie--würde also sofort, dass seine verschränkten Twin.

Gemeinsamen Verschlüsselung beinhaltet die Verwendung von Schlüsseln, Zahlenreihe, und Briefe, dass Code und Nachrichten entschlüsseln. Der Absender hat einen Schlüssel, der die Nachricht verschlüsselt; der Empfänger der Nachricht hat eine andere, die es dekodiert.

Wissenschaftler können sich vorstellen, senden Lichtstrahlen Quantum Signale von einem Ort zum anderen, um Schlüssel zu produzieren, aber es gibt ein Problem.

Quantum Kommunikationssignale wurden nicht in der Lage, sehr weit auf der Erde zu reisen. Der aktuelle Datensatz ist 89 Meilen eingestellt auf den Kanarischen Inseln von Jennewein und einem Team, dann von der Universität Wien. Das Problem ist Transmissionsverlust oder Streuung in der Atmosphäre.

Auch mit Glasfaser-Kabel ist nicht die Antwort nach Joshua Bienfang, am National Institute of Standards and Technology, ein weiterer Experte auf dem Gebiet. Die Chancen für ein einzelnes Photon Reisen sicher mehr als rund 250 Meilen in einem LWL-Kabel ist schlank, sagte er.

Thats, warum Jennewein und andere Forscher sind auf der Suche in den Weltraum, wo die Strahlen nicht im Vakuum streuen würde. Sein Labor, unter anderem hat nun eine Design für solche Satelliten produziert, die darauf testen würde.

Jennewein beschreibt ein System, in dem ein Gerät in einem Satellite verschränkten Photonen Paare schafft und gleichzeitig überträgt man jedes Paares, zwei Bodenstationen in Balken von Millionen von Photonen in verschränkter Quantenzustände. Das bedeutet, dass beide Stationen den gleichen Schlüssel haben sollte.

Die beiden Stationen würde sie zu vergleichen. Wenn das Getriebe nicht abgefangen oder durch ein Lauscher geändert wurden, sollten die beiden Schlüssel identisch sein. Der Absender kann dann eine konventionell verschlüsselte Nachricht senden in dem sicheren wissen, dass niemand zuhört.

Aber, wenn es eine Änderung in den Keys, was passieren würde, wenn jemand die Kernaussage abgefangen, Heisenbergs Theorie Streik würde und die Photonen verändert werden würde. Die beiden Parteien würde wissen, ob gab es ein Lauscher und entweder erneut die Tasten oder versuchen Sie ein anderes System.

Mehrere Unternehmen und Regierung Forschungseinrichtungen auf der ganzen Welt arbeiten an ähnlichen Satellitensysteme.

"Außerdem, Fernverkehr"Quanten-Teleportation"Experimente durchgeführt werden konnte – die erste Babyschritte zur Verwirklichung der berühmten Star-Trek"Beam me up Scotty"Befehl möglicherweise nur ein paar Jahre entfernt," Jennewein schrieb in der Zeitschrift "Physics World." In Quanten-Teleportation sind tatsächliche Objekte selbst nicht, strahlte. Stattdessen ihre Informationen — in einem Quantenzustand codiert – würde von einem Teilchen auf der Erde verschwinden und dann wieder in einem Partikel im Raum.

Das Schema drei Photonen erfordern würde, sagt Jennewein. Einerseits die Eingabe Photon teleportiert, und zwei andere verstrickt und getrennt.

"Eingabe Photons korreliert mit eines der verstrickt, und dabei seinen Quantenzustand wird voll auf die anderen verschränkte Photon, die entfernt werden können, übertragen", sagte Jennewein. "Das letzte Photon ist die neue"original", und die ersten Photonen vollständig verlieren ihre Daten."

Ein weiterer Vorteil ein Quantensystems Satelliten zu entwickeln ist, dass es Physiker Quantentheorie über viel größere Entfernungen zu testen ermöglichen würde.

Joel Shurkin ist ein freiberuflicher Autor aus Baltimore. Er ist der Autor von neun Bücher über Wissenschaft und Wissenschaftsgeschichte und unterrichtete Wissenschaftsjournalismus an der UC Santa Cruz, Stanford University und der University of Alaska Fairbanks.

In Science News Service wird unterstützt durch das American Institute of Physics.