Första objektet teleporterat från jorden till omloppsbana

Förra året lyfte en Long March 2D-raket från Jiuquan Satellite Launch Center i Gobiöknen med en satellit som heter Micius, uppkallad efter en forntida kinesisk filosof som dog 391 f.Kr. Raketen placerade Micius i en solsynkron bana så att den passerar över samma punkt på jorden vid samma tidpunkt varje dag.

Micius är en mycket känslig fotonmottagare som kan upptäcka kvanttillstånden hos enskilda fotoner som avfyras från marken. Det är viktigt eftersom det borde tillåta forskare att testa de tekniska byggstenarna för olika kvantprestationer som förveckling, kryptografi och teleportering.

Relaterad berättelse

Missa inte

Idag tillkännagav Micius-teamet resultaten av sina första experiment. Teamet skapade det första satellit-till-jord kvantnätverket, och slog i processen rekordet för den längsta sträckan över vilken intrassling har uppmätts. Och de har använt detta kvantnätverk för att teleportera det första objektet från marken till omloppsbana.

Teleportering har blivit en standardoperation i kvantoptiklaboratorier runt om i världen. Tekniken bygger på det märkliga fenomenet intrassling. Detta inträffar när två kvantobjekt, som fotoner, bildas i samma ögonblick och punkt i rymden och så delar samma existens. I tekniska termer beskrivs de av samma vågfunktion.

Det märkliga med intrassling är att denna delade existens fortsätter även när fotonerna är åtskilda av stora avstånd. Så en mätning på den ena påverkar omedelbart den andras tillstånd, oavsett avståndet mellan dem.

Redan på 1990-talet insåg forskare att de kunde använda denna länk för att överföra kvantinformation från en punkt i universum till en annan. Tanken är att ladda ner all information som är associerad med en foton på ett ställe och överföra den över en intrasslad länk till en annan foton på en annan plats.

Denna andra foton antar sedan den förstas identitet. I alla avseenden blir det den första fotonen. Det är karaktären av teleportering och det har utförts många gånger i laboratorier på jorden.

Teleportering är en byggsten för ett brett spektrum av teknologier. Långdistansteleportering har erkänts som ett grundläggande element i protokoll som storskaliga kvantnät och distribuerad kvantberäkning, säger det kinesiska teamet.

Relaterad berättelse

Relaterad berättelse Kan ett åldrande företags äventyr inom grundläggande fysikforskning öppna en ny era av ofattbart kraftfulla datorer?

I teorin bör det inte finnas något maximalt avstånd över vilket detta kan göras. Men intrassling är en ömtålig sak eftersom fotoner interagerar med materia i atmosfären eller inuti optiska fibrer, vilket gör att intrasslingen går förlorad.

Som ett resultat är det avstånd över vilket forskare har mätt intrassling eller utfört teleportering kraftigt begränsat. Tidigare teleporteringsexperiment mellan avlägsna platser var begränsade till ett avstånd i storleksordningen 100 kilometer, på grund av fotonförlust i optiska fibrer eller terrestra fria rymdkanaler, säger teamet.

Men Micius ändrar allt detta eftersom den kretsar på en höjd av 500 kilometer, och under större delen av detta avstånd färdas alla fotoner som gör resan genom ett vakuum. För att minimera mängden atmosfär i vägen satte det kinesiska teamet upp sin markstation i Ngari i Tibet på en höjd av över 4 000 meter. Så avståndet från marken till satelliten varierar från 1 400 kilometer när den är nära horisonten till 500 kilometer när den är ovanför.

Relaterad berättelse

Relaterad berättelse Sökjätten planerar att nå en milstolpe i datorhistoriken innan året är slut.

För att utföra experimentet skapade det kinesiska teamet intrasslade par av fotoner på marken med en hastighet av cirka 4 000 per sekund. De strålade sedan en av dessa fotoner till satelliten, som passerade över huvudet varje dag vid midnatt. De höll den andra fotonen på marken.

Slutligen mätte de fotonerna på marken och i omloppsbana för att bekräfta att intrassling ägde rum, och att de kunde teleportera fotoner på detta sätt. Under 32 dagar skickade de miljontals fotoner och fann positiva resultat i 911 fall. Vi rapporterar den första kvantteleporteringen av oberoende enfoton-qubits från ett markobservatorium till en satellit med låg omloppsbana om jorden – genom en upplänkskanal – med ett avstånd på upp till 1400 km, säger det kinesiska teamet.

Relaterad berättelse

Relaterad berättelse Todd Holmdahl säger att att börja bakifrån inte kommer att hindra Microsoft från att vinna loppet för att kommersialisera kvantdatorer.

Detta är första gången som något objekt har teleporterats från jorden till omloppsbana, och det slår rekordet för det längsta avståndet för intrassling.

Det är ett imponerande arbete som lägger grunden för mycket mer ambitiösa mål i framtiden. Detta arbete etablerar den första jord-till-satellit-upplänken för trogen och ultra-långdistans kvantteleportering, ett viktigt steg mot globalt kvantinternet, säger teamet.

Det visar också Kinas uppenbara dominans och ledning inom ett område som tills nyligen leddes av Europa och USA – Micius skulle säkert ha blivit imponerad. Men en viktig fråga nu är hur väst kommer att reagera.

Ref: arxiv.org/abs/1707.00934 : Kvantteleportering från mark till satellit

Dölj