Quantensprung: Bits von leichten teleportiert an einen anderen Ort


Unsere Welt ist "Star Trek" jeden Tag näher scheint. Wissenschaftler hat heute (14. April) sie konnten zu teleportieren spezielle Bits des Lichts von einem Ort zum anderen, a la "Beam me up Scotty".

Während der Fortschritt unbedingt nicht, dass wir jemals in der Lage zu teleportieren bedeutet, stellt es einige ziemlich raffinierte, knifflige Physik dar.

Teleportation erfordert unter Ausnutzung der eine Eigenart der Quantenphysik genannt Verschränkung. Zwei Teilchen können verbunden werden, so dass selbst wenn durch große Entfernungen voneinander getrennt, sie sofort kommunizieren, und was passiert mit einer der anderen beeinflusst. (Es ist eine Situation, so bizarre Einstein nannte es "spooky Fernwirkung.")

Forscher unter der Leitung von Noriyuki Lee von der University of Tokyo musste Teleport Licht in einem Ort zu zerstören, und erstellen Sie sie neu in einem anderen. Dies spiegelt die Teleportation Prozess in "Star Trek", wo Transporter eine Person, Atom für Atom zu scannen und zerlegen ihn, nur um die Person wieder aufzubauen, indem Sie einen anderen Satz von Atomen in genau dem gleichen Muster an anderer Stelle konfigurieren.

Lee und sein Team erreicht dies, indem ein Paket von Licht mit einer Hälfte eines Paares von verschränkten Teilchen. Sie zerstört dann das Licht und die Partikel, mit denen, das es verknüpft wurde, verlassen nur die einsame Teilchen des verschränkten Paares. Die verbleibenden Partikel behält den Link mit seinem verschränkten Partner, aber auch Informationen über das Licht, das konnten die Forscher das Licht in die genaue Konfiguration am anderen Ort wieder aufzubauen.

Der Wissenschaftler berichtet ihr Experiment in der 15 April-Ausgabe der Zeitschrift Science.

Schrödingers Katze

Dies ist tatsächlich das erste Mal Physiker teleportiert Partikel oder Licht auf diese Weise haben. Was unterscheidet die neue Forschung ist, dass dieses Mal sie teleportiert etwas komplizierter. Diese teleportiert Licht war kein Licht – es war in einem speziellen Quantenzustand einen Schrödingers Katze-Zustand genannt.

Schrödingers Katze ist ein Gedankenexperiment, erfunden von dem österreichischen Physiker Erwin Schrödinger 1935 eine Wahrheit über Quantenmechanik beschreiben: dass einige Eigenschaften der Partikel nicht entschieden sind, bis ein Außenseiter sie zwingt zu wählen, indem sie zu messen.

Schrödinger stellte sich eine Katze in einer Box, die eine kleine Menge einer radioaktiven Substanz enthalten. Innerhalb einer Stunde gäbe es eine 50-prozentige Chance, die die Substanz zerfallen würde, Poison in die Box und eine 50-prozentige Chance, die Freigabe der Substanz würde nicht zerfallen und kein Poison entlassen würde.

Nach den Regeln der Quantenmechanik ist die Katze weder tot noch lebendig, bis die Schachtel öffnete und ein außenstehender Beobachter "" die Situation Maßnahmen. Während die Box geschlossen bleibt, ist das ganze System in einem Zustand der Ungewissheit ausgesetzt, wo die Katze tot und lebendig ist.

Schrödinger bestimmt die Geschichte ein bisschen lächerlich klingen – er benutzte es um zu markieren, wie bizarr die Ideen der Quantenmechanik wäre, wenn Partikel in die Makrowelt der Alltagsgegenstände hinausgeht.

Dennoch, die seltsame Situation bleibt ein wesentlicher Bestandteil der Theorie der Quantenmechanik, und Experimente überprüfen, ob Partikel wirklich scheinen zu existieren in diesen schwebenden Staaten mehrere Möglichkeiten bis zur einen oder anderen Situation durch Messungen gezwungen.

Teleportiert die Katze

Wie eine Katze, die lebendig und tot ist, kann Licht in einem Zustand von Schrödingers Katze sein, indem er zwei entgegengesetzte Phasen gleichzeitig. Phase einer Lichtwelle ist vergleichbar mit dem ob ein Springseil nach oben oder unten an einer bestimmten Position ist. Erst eine direkte Messung würde dieses Licht gezwungen sein, zwischen diesen zwei widersprüchlichen Bedingungen wählen.

Dieses Licht ist in einer bestimmten quantenmechanischen Anordnung, die mit der klassischen Physik verwendet, um die größeren verstehen Makrowelt, einschließlich grundlegende Lichtwellen bezeichnen konnte nicht.

"Es kann nicht klassisch vorgestellt werden – es wäre eine Schwingung beide rauf und runter, das macht keinen Sinn," sagte Physiker Philippe Grangier Frankreich Institut d'Optique, wer war nicht in der neuen Forschung beteiligt, aber wer schrieb einen begleitenden Aufsatz auf die Feststellung in der gleichen Ausgabe der Wissenschaft.

Grangier sagte, dass das Experiment war ein Fortschritt in der Physiker Fähigkeiten beider stellen komplizierte Schrödingers Katze Staaten in Licht und Teleport-Objekte. Doch gibt es noch ein langer Weg zu gehen, bevor etwas komplizierter teleportiert werden kann.

"Gibt es gar nicht präsentieren eine Möglichkeit zu teleportieren sogar ein Bakterium," sagte LiveScience Grangier. "Für eine echte Katze ich glaube nicht, dass dies in einer möglichen Zukunft möglich sein wird."

Dennoch könnten die neue Fortschritt Physiker hinarbeiten, superschnelle Quantencomputer und andere Anwendungen, die kommen von der Möglichkeit, Dinge auf Quanten-Ebene zu manipulieren.

"Wir sind wirklich wie gelingt es die Quantenwelt lernen", sagte Grangier. "Und dies ist ein langer und schmerzhafter Prozess, speziell für Experimentatoren wie mich." All diese Dinge, vor wenigen Jahren, die Sie nur eine Idee waren. Jetzt sind sie in experimentellen Realitäten drehen."

Sie können LiveScience Redakteur Clara Moskowitz auf Twitter folgen @ ClaraMoskowitz .

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