211service.com
Chinese natuurkundigen verbreken afstandsrecord voor teleportatie
Teleportatie is het buitengewone vermogen om objecten van de ene locatie naar de andere over te brengen zonder door de tussenliggende ruimte te reizen.
Het idee is niet dat het fysieke object wordt geteleporteerd, maar de informatie die het beschrijft. Dit kan vervolgens worden toegepast op een soortgelijk object op een nieuwe locatie die effectief de nieuwe identiteit aanneemt.
En het is zeker geen sciencefiction. Natuurkundigen teleporteren al sinds 1997 fotonen en de techniek is nu standaard in optische laboratoria over de hele wereld.
Het fenomeen dat dit mogelijk maakt, staat bekend als kwantumverstrengeling, de diepe en mysterieuze link die optreedt wanneer twee kwantumobjecten hetzelfde bestaan delen en toch gescheiden zijn in de ruimte.
Teleportatie blijkt uiterst nuttig te zijn. Omdat geteleporteerde informatie niet door de tussenliggende ruimte reist, kan deze niet in het geheim worden benaderd door een afluisteraar.
Om die reden is teleportatie de technologie achter kwantumcryptografie, een manier om informatie met bijna perfecte geheimhouding te verzenden.
Helaas zijn verstrengelde fotonen fragiele objecten. Ze kunnen niet verder dan een kilometer of zo door optische vezels reizen, omdat de fotonen uiteindelijk een interactie aangaan met het glas dat de verstrengeling verbreekt. Dat beperkt het nut van kwantumcryptografie ernstig.
Natuurkundigen hebben echter meer succes gehad met het teleporteren van fotonen door de atmosfeer. In 2010 maakte een Chinees team bekend dat het enkele fotonen had geteleporteerd over een afstand van 16 kilometer. Handig maar niet bepaald wereldschokkend.
Nu zegt hetzelfde team dat het dit record heeft verbroken. Juan Yin van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China in Shanghai, en een stel vrienden zeggen dat ze verstrengelde fotonen over een afstand van 97 kilometer over een meer in China hebben geteleporteerd.
Dat is om verschillende redenen een indrukwekkende prestatie. De truc die deze jongens hebben geperfectioneerd, is om een manier te vinden om een 1,3 Watt laser en een paar mooie optica te gebruiken om het licht te stralen en te ontvangen.
Bij zo'n proces gaan onvermijdelijk fotonen verloren en wordt verstrengeling vernietigd. Onvolkomenheden in de optica en luchtturbulentie zijn verantwoordelijk voor sommige van deze verliezen, maar het grootste probleem is de bundelverbreding (ze deden het experiment op een hoogte van ongeveer 4000 meter). Omdat de straal zich tijdens zijn reis uitspreidt, missen veel van de fotonen het doel gewoon helemaal.
Dus de belangrijkste vooruitgang die deze jongens hebben geboekt, is het ontwikkelen van een stuurmechanisme met behulp van een geleidelaser die de straal precies op het doel houdt. Daardoor konden ze in 4 uur tijd meer dan 1100 fotonen teleporteren over een afstand van 97 kilometer.
Dat is interessant, want het is dezelfde kanaalverzwakking waarmee je te maken krijgt als je fotonen naar een satelliet stuurt met bijvoorbeeld 20 centimeter optica in een baan rond de 500 kilometer. De succesvolle kwantumteleportatie over dergelijke kanaalverliezen in combinatie met onze hoogfrequente en zeer nauwkeurige [richt]techniek tonen de haalbaarheid aan van op satellieten gebaseerde kwantumteleportatie over ultralange afstanden, zeggen Juan en co.
Dus deze jongens hebben duidelijk hun oog op de mogelijkheid van op satellieten gebaseerde kwantumcryptografie die ultraveilige communicatie over de hele wereld zou bieden. Dat staat in schril contrast met de weinige kilometers die mogelijk zijn met commerciële kwantumcryptografieapparatuur.
Natuurlijk zullen de datasnelheden waarschijnlijk traag zijn en de snel opkomende technologie van kwantumrepeaters zal het bereik van op de grond gebaseerde kwantumcryptografie vergroten, zodat het in principe de hele wereld zou kunnen bereiken.
Maar een perfect, op satellieten gebaseerd beveiligingssysteem kan handig zijn om op het dak van een ambassade te hebben of te verspreiden onder de strijdkrachten.
Iets voor westerse veiligheidsexperts om over na te denken.
Referentie: arxiv.org/abs/1205.2024 : Onafhankelijke Qubits teleporteren via een kanaal van 97 km in de vrije ruimte