Quantum teleportation: physicists جي وڏي دريافتون

Quantum teleportation quantum معلومات ۾ سڀ کان اهم پروٽوڪولن مان هڪ آهي. مونجهاري جي جسماني وسيلن جي بنياد تي، ان جي مختلف معلومات ڪمن جو مکيه عنصر آهي ۽ quantum ڪمپيوٽنگ، ڳانڍاپو ۽ حڪمن جي وڌيڪ ترقي ۾ اهم ڪردار نڀائي quantum ٽيڪنالاجي جو هڪ اهم حصو آهي.

سائنس جي افسانوي ادب کان سائنسي دريافتن کي

اهو quantum teleportation، جنهن کي شايد quantum mechanics جي "strangeness" جي سڀ کان وڌيڪ دلچسپ ۽ جوش غداري جو هڪ آهي جي دريافت کان ٻن ڏهاڪن کان مٿي ٿي چڪي آهي. ان کان اڳ انهن جو وڏو دريافتون ڪيون ويون، هن خيال سائنسي افسانوي ادب جي دائري کي واسطو. پهريون چارلس H. قلعي مدت "teleportation" جي 1931 ع ۾ ايجاد کان وٺي عمل جنهن جي جسم ۽ اعتراض ٻئي کي هڪ جاء کان منتقل آهن بيان ڪرڻ لاء استعمال ڪيو ويو آهي، ان واقعي انھن جي وچ ۾ فاصلو تي غالب نه آهي.

1993 ع ۾ هن جو مٿي ڏنل جي علامت جي ڪجهه گڏيل هڪ مضمون quantum معلومات جي پروٽوڪول بيان، "quantum teleportation" سڏيو، شايع ڪيو. اهو هڪ جسماني نظام جي نامعلوم رياست اندازو آهي ۽ تنهن کان پوء خبر، يا "ٻيهر وڃڻ" جي پٺتي پيل ويب سائيٽ ۾ (اصل نظام جي جسماني عنصرن جي جاء جي منتقلي ۾ رهنديون). هن عمل رابطي جي classical مطلب جي ضرورت آهي ۽ superluminal رابطي کي ختم ڪري. اهو مونجهارو جي زندگي جي ضرورت آهي. حقيقت ۾، teleportation quantum معلومات آهي ته سڀ کان صاف جي مونجهاري جي فطرت انهيء جو هڪ پروٽوڪول ڏٺو ڪري سگهجي ٿو: سنڌ جي منتقلي جي هڪ رياست جي موجودگي کان سواء سنڌ جي قانون آهي ته quantum mechanics بيان جي فريم ورڪ جي اندر ممڪن نه ٿي سگهندي.

Teleportation معلومات جي سائنس جي ترقي ۾ اهم ڪردار ادا ڪيو آهي. هڪ پاسي، هن هڪ conceptual پروٽوڪول، جنهن کي هڪ رواجي quantum جي ترقي ۾ اهم ڪردار ادا ڪري رهيو آهي معلومات جو نظريو، ۽ ٻين تي ان کي ڪيترن ئي ٽيڪنالاجي جو هڪ بنيادي اتحادي آهي. هن quantum repeater - ڊگهي-فاصلو رابطي جو هڪ اهم عنصر. Teleportation quantum switches، computation ماپون ۽ quantum نيٽ ورڪ تي ٻڌل آهي - سڀ انھيء derivatives آهن. اهو طبعيات جو "پيريء" جي اڀياس لاء هڪ سادي اوزار، ٿوري وقت وڪڙ ۽ بخارجڻ تي طور استعمال ڪيو ويندو آهي ڪارو سوراخ جي.

اڄ quantum teleportation photonic qubits، ايٽمي مقناطيسي گونج، نظريي کان ٻاهر، atoms جي گروپن، هيليڪاپٽرز atoms ۽ semiconductor نظام سميت substrates ۽ ٽيڪنالاجي جو هڪ قسم، استعمال ڪري دنيا جي آس پاس ڪري ليبارٽري ۾ تصديق ڪئي آهي. شاندار نتيجا جي teleportation حد اپگرهه سان اچڻ تجربن ۾ حاصل ڪيو ويو آهي. ان کان علاوه، سازشون وڌيڪ پيچيده نظام کي اپ پيماني تي ڪيو ويو.

qubits جي teleportation

Quantum teleportation پهرين ٻن-سطح نظام، ته پوء-سڏيو qubits لاء بيان ڪيو ويو آهي. پروٽوڪول ٻن ٻاهرين پارٽين، ايلسا ۽ باب سڏيو ويندو، جيڪي حصيداري qubit 2 سٺن، هڪ ۽ بي خالص entangled رياست، به بيل ڏنيون سڏيو ۾ آهن. ايلس جي منھن تي ٻئي qubit ۽ جنھن حالت ρ نامعلوم آهي ڏنو. اهو وري هڪ گڏيل quantum ماپ، بيل جي دريافت سڏيو سرانجام ڏيندو. اهو هڪ ۽ هڪ کي چار بيل رياستن مان هڪ ۾ گھمائيندو. نتيجي طور، سنڌ جي qubit جي پٽ رياست جڏهن ماپ ايلسا غائب ۽ باب ب جهازن منصوبابندي ^† _ك ρP _ك تي پروجيڪٽر _qubit. آخري قدم پروٽوڪول ۾ ايلسا ان جي ماپ باب، سنڌ جي اصل ρ بحال ڪرڻ Pauli منصوبابندي _ك ڇوڪريء لاڳو ٿئي ٿو جيڪو هڪ classical جي نتيجي ۾ transmits.

هڪ qubit ايلس جي ابتدائي رياست، گمنام سمجهيو ويندو، ڇاڪاڻ ته ٻي صورت ۾ سنڌ جي پروٽوڪول ان جي ٻاهرين ماپ ڪري بيٺي آهي. ان کان سواء، ان کي پاڻ کي هڪ وڏو جامع نظام، هڪ ٽئين پارٽي سان حصيداري (هن صورت ۾ ڪامياب teleportation سڀ هن کي ٽين ڌر سان playback correlations جي ضرورت آهي) جو حصو ٿي سگهي ٿي.

quantum teleportation جي هڪ عام آزمائش جي بلوچ ميدان جي ڇهين پولش، مثال طور خالص اصل حالت لڳن ٿا ۽ هڪ ريون رسم الخط سان واسطو رکندڙ،،. جي reconstructed رياست جي decoherence معيار جي حضور ۾ quantitatively صحيح teleportation ف ∈ [0، 1] جو اظهار ڪري سگهجي ٿو. ايلسا ۽ باب جي رياستن جي وچ ۾ هن جي درستگي، جي بيل ۽ اصل رسم الخط جي سڀ نظربند نتيجن جي حوالي سان averaged. طريقن جي درستگي جي ننڍي انهيء لاء موجود آهن، intricate وسيلن کان سواء عيبدار teleportation لاء رهڻ. مثال طور، ايلسا سڌو resultant رياست جي تياري لاء باب موڪلڻ جي ان جي اصل حالت جو اندازو ٿي سگھي ٿو. هيء ماپ-تربيت حڪمت عملي طور حوالو ڏنو "classical teleportation." اهو ف _طبقي جي وڌ ۾ وڌ درستگي = ڪنهن به پٽ رياست لاء 2/3، جي برابر صورتخطي جي لحاظ کان ڇهه پولينڊ جهڙوڪ بلوچ ميدان جيئن مھاڙ بغير ڪنهن حالتون ڪئي.

اهڙيء طرح، quantum وسيلن جي استعمال جي هڪ دوکو هڪ سڌائي قدر ف> ف _{طبقو آهي.}

نه هڪ طرفي qubit

موجب quantum طبعي، qubits جي teleportation ان کي هڪ گھڻ-dimensional نظام ۾ شامل ڪري سگهون ٿا تائين محدود نه آهي،. هر مائرن ماڻ لاء د بنياد maximally entangled رياست vectors جنهن هڪ ڏنو maximally entangled رياست ۽ هڪ بنياد {يو _ك} unitary آپريٽرز ^{_{tr (يو † ڦ يو ك)}} مطمئن کان حاصل ڪري سگهجي ٿو استعمال ڪري formulated ڪري سگهجي ٿو مثالي اسڪيم teleportation = dδ ڦ، ك . اهڙي پروٽوڪول ڪنهن مائرن-Hilbert خلا ر لاء تعمير ڪري سگهجي ٿو. اتر مجرد variable نظام.

ان کانسواء، quantum teleportation لافاني Hilbert تارن سان نظام، لاڳيتو-variable نظام سڏيو تي لاڳو ڪري سگهن ٿا. هڪ راڄ جي طور تي، اھي نظريي boson کان ٻاهر، جي بجليء جي ميدان ۾ quadrature آپريٽرز بيان ڪري سگهجي ٿو جنهن جي ڳالهه ڪري رهيا آهن.

رفتار ۽ غير يقيني اصول

quantum teleportation جي رفتار ڇا آهي؟ معلومات هڪ رفتار شاندار جو ساڳيو تعداد جي سند جي رفتار سان ملندڙ تي منتقلي آهي - ممڪن آهي ته سان روشني جي رفتار. نظرياتي طور، ان کي اھڙي طرح استعمال ڪري سگهجي ٿو، ڪيئن classical نه ڪري سگهي - مثال طور، quantum ڪمپيوٽنگ، جتي ڊيٽا صرف شامل ڪرڻ لاء موجود آهن ۾.

quantum teleportation خلاف ورزي ڪندو ته غير يقيني اصول؟ ماضي ۾، teleportation جي خيال حقيقت سنجيدگي عالمن جي، کائي نه آهي، ڇاڪاڻ ته ان کي ايمان آندو ويو آهي ته اها ڪنهن به جريب يا اسڪيننگ عمل prohibiting سڀني جي معلومات جوهر يا ٻي شئي ڏين ٿيون ڪرڻ جي اصول جي خلاف ورزي جي. غير يقيني جي اصول جي مناسبت سان، هن کان وڌيڪ ڪهڙو اعتراض اسڪين ٿيل آهي، ان جي وڌيڪ ان جي اسڪيننگ عمل جي اثر هيٺ آهي، ايتري قدر جو هڪ نقطي تي پهچي ويو آهي جڏهن ته اعتراض جي اصل حالت اهڙي هڪ حد تائين وڌيڪ هڪ نقل پيدا ڪرڻ لاء ڪافي معلومات حاصل نه ٿي سگهي ٿو ته ڪري تباهه. اهو قائل آوازن: جيڪڏهن ڪو شخص اعتراض کان معلومات ڏين ٿيون نه ٿا ڪري سگهو ڀرپور ڪاپيون ٺاهي، جنهنڪري نه ڪيو ٿي سگهي ٿو.

Dummies لاء Quantum Teleportation

پر ڇهه سائنسدانن (چارلس Bennett، Zhil Brassar، Claude Crépeau، رچرڊ Dzhosa، أشير پريز، ۽ Uilyam Vuters) هن عقل جي چوڌاري هڪ رستو ملي، quantum mechanics جي Einstein-Podolsky-روزن طور سڃاتو جي هڪ مشهور ۽ ماڻهو مضمون ۾ استعمال ڪري. انهن جي منتقلي هڪ سان رابطي ۾ ٻيو اعتراض سدائين رھڻ ڪڏهن جي اثر ذريعي معلومات teleported شئي هڪ اسڪين ڪرڻ لاء ڪو رستو ملي، ۽ باقي untested رکجي.

تنهن کان پوء، س واد ڪرڻ جهڙي جي منحصر اسڪين ٿيل معلومات اسڪين ڪرڻ جي رياست هڪ ۾ داخل ڪري سگهجي ٿو. ۽ پاڻ کي، جي معين اسڪيننگ عمل جي طور تي هڪ ئي حالت ۾ نه آھي، اھڙي طرح حاصل teleportation، نه replication آهي.

جي حد جي لاء جدوجهد

• پهرين quantum teleportation Innsbruck جي يونيورسٽي ۽ روم جي يونيورسٽي مان سائنسدانن جي 1997 ع ۾ ٿي گذريو، لڳ ڀڳ جهازن. جي آزمائش دوران هڪ photon ذريعو هڪ polarization پوڻ، ۽ پوء ته ٻيو اصل polarization photon حاصل entangled photons جي هڪ ڏنيون جي هڪ تبديل ڪيو ويو. اهڙيء طرح ٻنهي photons ھڪ ٻئي کان spaced آهن.
• 2012 ع ۾، اتي هڪ باقاعده quantum teleportation (چين يونيورسٽي سائنس ۽ ٽيڪنالاجي جي) 97 ڪلوميٽر جي فاصلي تي سنڌ جي جابلو علائقي ڍنڍ جي ذريعي هو. شنگھائي کان سائنسدانن خوان Iinem جي سربراهي ۾ هڪ ٽيم هڪ suggestive جيالا ته وعن ٽارگيٽ شعاع جي اجازت ترقي لاء منظم.
• سيپٽمبر ۾، 143 ڪلو ميٽر تي هڪ رڪارڊ quantum teleportation ساڳئي سال ٻاهر چاڙهيو ويو. Antona Tsaylingera جي هدايتن تحت آسٽريا ۽ ويانا جي يونيورسٽي جي سائنس جي اڪيڊمي کان آسٽريائي سائنسدانن ڪاميابي لا Palma ۽ Tenerife جي ٻن Canary ٻيٽ جي وچ ۾ quantum رياستن کي منتقل ڪري ڇڏيو آهي. هن آزمائش جي کليل، kvantumnaya ۽ classical، ات Uncorrelated polarization tangled photons وسيلن جي ڏنيون ۾ ٻه نظريا رابطي سٽون استعمال، واحد-photon detectors ۽ clutch گھڙي synchronization sverhnizkoshumnye.
• 2015 ع ۾، پهريون ڀيرو معي ۽ ٽيڪنالاجي جي آمريڪا ۾ نيشنل انسٽيٽيوٽ کان تحقيق جي نظريي مڱريو جا 100 کان وڌيڪ ڪلو ميٽر جي مفاصلي تي جي حوالي سان معلومات جي منتقلي ڪيو. هن molybdenum silicide جي superconducting nanowires استعمال ڪرڻ جي انسٽيٽيوٽ آف پيدا photon detector ڪرڻ ممڪن شڪر ڪيو ويو.

اها ڳالهه واضح آهي ته هڪ quantum نظام يا ٽيڪنالاجي جي مثالي موجود موجود نه ڪندو آھي ۽ مستقبل جو وڏو دريافتون اچي موجود آهي. پر ان جي باوجود، اسان teleportation جي مخصوص اپليڪيشن لاء ممڪن اميدوارن جي نشاندهي ڪرڻ جي ڪوشش ڪري سگهي ٿو. مناسب hybridization کين جهڙي بنياد ۽ طريقن مهيا quantum teleportation ۽ ان اپليڪيشن لاء سڀ کان افزا مستقبل فراهم ڪري سگهون ٿا.

مختصر فاصلي

Teleportation هڪ مختصر فاصلو (1 ن) هڪ quantum computation ماتحت semiconductor ڊوائيسز، QED جو هڪ خاڪو آهي جنهن جو بهترين افزا آهي. خاص طور تي، superconducting qubits transmonovye deterministic ۽ انتهائي صحيح teleportation چپ ضمانت ڪري سگهو ٿا. اهي به جن photonic چپس تي سگهندي لڳي حقيقي-وقت جو هڪ سڌو وهڪري، جي اجازت ڏيو. ان کان سواء، اهي هڪ کان وڌيڪ scalable تعمير مهيا ڪري، ۽ جيئن جيئن محصور ions جيئن گذريل اچي، جي ڀيٽ ۾ موجود ٽيڪنالاجي جي ڀلي جڙڻ. في الحال، انهن نظام جي رڳو drawback apparently سندن محدود coherence وقت (<100 ذيشان) آهي. هي مسئلو semiconductor circuits سان QED جڙڻ کي استعمال ڪندي حل ڪري سگهجي ٿو ensemble هوندي خانا (vacancies يا قلمي ناياب زمين عنصرن سان doped سان nitrogen-متبادل)، جنهن جي ڊيٽا رکڻ جي quantum لاء هڪ ڊگهي coherence وقت مهيا ڪري سگهو ٿا گهمايو. هن وقت، هن تي عمل ڪرڻ جي سائنسي برادري جو تمام وڏو ڪوششن لاء هڪ ڪم آهي.

شهر جي لنڪ

اسان جي شهر پيماني تي (ڪيترن ئي ڪلوميٽرن) کي teleport جي نظريي کان ٻاهر استعمال ڪندي ترقي ٿي سگهي ٿي. سڀني کي گهٽ نقصان تي، انهن نظام تيز رفتار ۽ رفتار مهيا ڪري. اهي quantum هوندي آهي جو هڪ ensemble سان ممڪن جڙڻ سان، وچولي-حد نظام جي هوائي يا نظريو مڱريو جي حوالي سان ڪم ڪرڻ جي ڊيسڪ ٽاپ implementations کان پکڙيل ٿي سگهي ٿو. ڊگهي مفاصلي تي، پر سان هيٺين رفتار غير Gaussian عمل جي بنياد تي دوغلو اچڻ جي يا سٺو repeaters ترقي ڪندي حاصل ڪري سگهجي ٿو.

ڏور ربطيات

وڏا-فاصلو quantum teleportation (100 ڪلوميٽر جي حوالي سان) هڪ سرگرم ايراضي آهي، پر اڃا تائين هڪ کليل مسئلو کان شڪار آهي. Polarization qubits - رابطي جي ڊگهي مڱريو optic سٽون مٿي ۽ هوائي ذريعي گهٽ-رفتار teleport لاء بهترين carriers، پر وقت جي پروٽوڪول اڻپورا نظربند بيلا سبب هڪ probabilistic آهي.

جيتوڻيڪ probabilistic teleportation ۽ الجهائي اهڙي الجهائي ۽ quantum cryptography جي آسون طور اپليڪيشن لاء مناسب آهي، پر ان کي چٽيء طرح جي رابطي جنهن ۾ پٽ معلومات پوريء طرح محفوظ ڪيو ويندو هجڻ ضروري آهي کان مختلف آهي.

اسان کي هن probabilistic فطرت کي قبول ڪريو ٿا، جي سيٽلائيٽ جي عملدرآمد جي جديد ٽيڪنالاجي جي پهچ اندر ٿين ٿا. ڪاري طريقن جي جڙڻ کي ان کان سواء، هن جو مکيه مسئلو اعلي جي شعاع جي ڦهلائڻ جي سبب نقصان آهي. هيء هڪ تشڪيل جتي الجهائي سيٽلائيٽ کان هڪ وڏو aperture سان terrestrial دوربين جي گھرج آهي ۾ غالب ٿي سگهي ٿو. 600 ڪلو ميٽر اوچائي ۽ 1 م aperture دوربين تي 20 سي ايم جي سيٽلائيٽ aperture ڀائيندا جي ميدان تي، هڪ هڪ downlink چينل ته آهي زمين سطح تي گهٽ کان 80 ڊيٽابيس نقصان ۾ نقصان جي 75 جي باري ۾ ڊيٽابيس اميد ڪري سگهو ٿا. ته "زمين سيٽلائيٽ" يا "سنگتي سيٽلائيٽ" جي عمل ڪرائڻ کان وڌيڪ پيچيده آهي.

quantum هوندي

هڪ scalable نيٽ ورڪ جو حصو teleportation جي مستقبل جي استعمال quantum هوندي سان سڌو سنئون ان جي جڙڻ سان ملندڙ آهي. جنهنڪري افاديت تبديل ڪرڻ انٽرفيس "تاب-ڪم '، لکندا ۽ پڙهڻ، وقت ۽ ذخيري جي گنجائش، تيز رفتار ۽ ذخيري جي گنجائش جي درستگي جي اصطلاحن ۾ عبدالحميد ڊوگر هجڻ ضروري آهي. سڀ کان پهرين ته اهو توهان کي پري جي سڌي منتقلي جي غلطي جي اصلاح رموز استعمال ڪرڻ کان رابطي کي بهتر بنائڻ لاء repeaters استعمال ڪرڻ جي اجازت ڏئي ٿو. هڪ سٺو quantum ياداشت جي ترقي نه رڳو الجهائي ۽ teleportation نيٽ ورڪ رابطي distribute کي محفوظ معلومات عمل سان ڳنڍيل جي اجازت ڏئي ها، پر پڻ. آخرڪار، هن عالمي ضلعن جي هڪ نيٽ ورڪ ۾ ڦري سگهي quantum ڪمپيوٽر يا مستقبل quantum انٽرنيٽ لاء هڪ بنياد.

افزا اڳڀرائي

ايٽمي ensembles هنر جي "نوري ڪم" جي انهن موثر تبديل ڪرڻ ۽ رکڻ جو سندن millisecond دورن، جنهن 100 عالمي سطح روشني ڏيون ڪرڻ جي ضرورت آهي ذيشان تائين ٿي سگهي ٿو ڇاڪاڻ ته پرڪشش سمجهيو ويندو. تنهن هوندي به وڌيڪ ترقي يافته اڳڀرائي هاڻي semiconductor نظام، جتي شاندار کاتن ensemble quantum هوندي سڌو گهيرو QED جي scalable تعمير سان مربوط جي بنياد تي اميد آهن. هيء ياداشت نه رڳو coherence وقت گهيرو QED وڌائڻ سگهي ٿو، پر اهو به نظريو ڏور ربطيات ۽ چپ مائيڪرو photons جي interconversion لاء نظريي-مائيڪرو انٽرفيس مهيا ڪرڻ.

اهڙيء طرح، quantum انٽرنيٽ جي ميدان ۾ سائنسدانن جو مستقبل دريافتون، quantum معلومات پروسيسنگ لاء conjugated semiconducting يونٽ ڊگهي-فاصلو نظريي رابطي جي بنياد تي ٿيڻ جو امڪان آهي.