क्वांटम टेलीपोर्टेशन: भौतिकविदों के महान खोजों

क्वांटम टेलीपोर्टेशन क्वांटम जानकारी में सबसे महत्वपूर्ण प्रोटोकॉल में से एक है। भ्रम की भौतिक संसाधनों के आधार पर यह विभिन्न जानकारी कार्यों का मुख्य तत्व है और क्वांटम कंप्यूटिंग, नेटवर्किंग और संचार के आगे विकास में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभा रहा है क्वांटम प्रौद्योगिकियों का एक महत्वपूर्ण हिस्सा प्रतिनिधित्व करता है।

वैज्ञानिक खोजों के लिए विज्ञान कथा से

यह क्वांटम टेलीपोर्टेशन की खोज है, जो शायद क्वांटम यांत्रिकी के "परायापन" का सबसे दिलचस्प और रोमांचक परिणाम में से एक है के बाद से दो दशकों में किया गया है। इससे पहले कि ये महान खोजों किए गए थे, इस विचार को विज्ञान कथा के दायरे के थे। सबसे पहले चार्ल्स एच किले शब्द "टेलीपोर्टेशन" द्वारा 1931 में आविष्कार के बाद से प्रक्रिया है जिसके द्वारा शरीर और वस्तुओं एक स्थान से दूसरे करने के लिए स्थानांतरित कर रहे हैं का वर्णन किया गया है, यह वास्तव में उनके बीच की दूरी को दूर नहीं किया गया है।

1993 में उन्होंने जो ऊपर सूचीबद्ध लक्षणों में से कुछ साझा एक लेख क्वांटम सूचना के प्रोटोकॉल का वर्णन, "क्वांटम टेलीपोर्टेशन" कहा जाता है, को प्रकाशित किया। यह एक शारीरिक प्रणाली की अज्ञात स्थिति में मापा जाता है और बाद में पुन: उत्पादित, या "फिर से जा रहा" दूरस्थ साइट में (मूल सिस्टम के भौतिक तत्वों जगह स्थानांतरण में रहते हैं)। इस प्रक्रिया संचार के शास्त्रीय साधन की आवश्यकता है और superluminal संचार कर देता है। यह भ्रम का एक जीवन की आवश्यकता है। वास्तव में, टेलीपोर्टेशन क्वांटम जानकारी है कि सबसे अधिक स्पष्ट रूप से भ्रम की प्रकृति को दर्शाता है की एक प्रोटोकॉल के रूप में देखा जा सकता है: बिना हस्तांतरण के एक राज्य की उपस्थिति कानून है कि क्वांटम यांत्रिकी का वर्णन के ढांचे के भीतर संभव नहीं होगा।

टेलीपोर्टेशन जानकारी के विज्ञान के विकास में सक्रिय भूमिका निभाई है। एक तरफ, यह एक वैचारिक प्रोटोकॉल है, जो एक औपचारिक क्वांटम के विकास में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है सूचना सिद्धांत, और दूसरी ओर यह कई तकनीकों का एक बुनियादी घटक है। क्वांटम पुनरावर्तक - लंबी दूरी की संचार का एक प्रमुख तत्व। टेलीपोर्टेशन क्वांटम स्विच, गणना माप और क्वांटम नेटवर्क के आधार पर - उसके सभी डेरिवेटिव हैं। यह भौतिक विज्ञान के "अति", अस्थायी घटता और वाष्पीकरण पर के अध्ययन के लिए एक सरल उपकरण के रूप में प्रयोग किया जाता है ब्लैक होल की।

आज क्वांटम टेलीपोर्टेशन substrates और प्रौद्योगिकी, फोटोनिक qubits, नाभिकीय चुंबकीय अनुनाद, ऑप्टिकल मोड, परमाणुओं के समूहों, फंस परमाणुओं और अर्धचालक प्रणालियों सहित की एक किस्म का उपयोग कर दुनिया भर में प्रयोगशालाओं में की पुष्टि की। बकाया परिणाम उपग्रहों के साथ टेलीपोर्टेशन रेंज आने वाले प्रयोगों में हासिल की है। इसके अलावा, प्रयास अधिक जटिल प्रणालियों के लिए ऊपर पैमाने पर करने के किए गए थे।

qubits के टेलीपोर्टेशन

क्वांटम टेलीपोर्टेशन पहले दो स्तरीय प्रणाली, तथाकथित qubits के लिए वर्णित किया गया। दो दूरस्थ दलों, ऐलिस और बॉब कहा जाता है, जो साझा qubit 2 पर विचार प्रोटोकॉल, भी बेल जोड़ी कहा जाता ए और बी शुद्ध उलझ राज्य में हैं। ऐलिस के प्रवेश द्वार पर एक और qubit और जिनकी हालत ρ अज्ञात है दिया। यह तो एक संयुक्त क्वांटम मापन करता है, बेल की खोज कहा जाता है। यह एक और एक चार बेल राज्यों में से एक में किया जाता है। नतीजतन, qubit के इनपुट राज्य जब मापा जाता ऐलिस गायब हो जाता है और बॉब बी एक साथ पी पर ^† _{कश्मीर} ρP _{कश्मीर} अनुमान _qubit। अंतिम चरण के प्रोटोकॉल में ऐलिस इसका मापन बॉब, मूल ρ बहाल करने के लिए पाउली पी _{कश्मीर} ऑपरेटर लागू होता है, जो की एक शास्त्रीय परिणाम स्थानांतरित करता है।

एक qubit ऐलिस की प्रारंभिक अवस्था, अनाम माना जाता है क्योंकि अन्यथा प्रोटोकॉल इसके दूरदराज के माप के लिए कम हो जाता है है। इसके अलावा, यह अपने आप में एक बड़ा समग्र प्रणाली, एक तृतीय पक्ष से साझा का हिस्सा हो सकता है (इस मामले सफल टेलीपोर्टेशन में सभी इस तीसरे पक्ष के साथ प्लेबैक सह-संबंध की आवश्यकता है)।

क्वांटम टेलीपोर्टेशन का एक विशिष्ट प्रयोग, उदाहरण के लिए बलोच क्षेत्र के छह खंभे एक प्रतिबंधित वर्णमाला को शुद्ध मूल राज्य और अपनेपन लेता है,। पुनर्निर्मित राज्य के असम्बद्धता गुणवत्ता की उपस्थिति में मात्रात्मक सटीक टेलीपोर्टेशन एफ ∈ [0, 1] में व्यक्त किया जा सकता है। ऐलिस और बॉब के राज्यों के बीच यह सटीकता, बेल और मूल वर्णमाला के सभी का पता लगाने के परिणाम का औसत है। तरीकों की सटीकता के छोटे मूल्यों के लिए मौजूद हैं, जटिल संसाधन के बिना अपूर्ण टेलीपोर्टेशन के लिए अनुमति देता है। उदाहरण के लिए, ऐलिस सीधे उसके एवज में राज्य की तैयारी के लिए बॉब भेजकर उसकी मूल स्थिति को मापने कर सकते हैं। यह माप-प्रशिक्षण रणनीति के रूप में भेजा "शास्त्रीय टेलीपोर्टेशन।" यह एफ _वर्ग = किसी भी इनपुट राज्य के लिए 2/3, बराबर वर्णमाला ऐसे बलोच क्षेत्र छह खंभे के रूप में पारस्परिक रूप से निष्पक्ष स्थितियों की एक अधिकतम सटीकता है।

इस प्रकार, क्वांटम संसाधनों के उपयोग की एक स्पष्ट संकेत एक सटीक मूल्य एफ> एफ _{वर्ग है।}

एक भी qubit

के अनुसार क्वांटम भौतिकी, qubits के टेलीपोर्टेशन सीमित नहीं है, यह एक बहु-आयामी प्रणाली शामिल हो सकते हैं। प्रत्येक परिमित उपाय घ के लिए आधार अधिकतम उलझ राज्य वैक्टर जो किसी दिए गए अधिकतम उलझ राज्य से प्राप्त किया जा सकता है और एक आधार {यू _k} एकात्मक ऑपरेटरों ^{_टीआर} संतोषजनक ^{_{(यू † जे यू के)}} का उपयोग कर तैयार किया जा सकता आदर्श योजना टेलीपोर्टेशन = dδ J, K । इस तरह के एक प्रोटोकॉल किसी भी परिमित-हिल्बर्ट अंतरिक्ष आर। एन के लिए निर्माण किया जा सकता असतत चर सिस्टम।

इसके अलावा, क्वांटम टेलीपोर्टेशन अनंत हिल्बर्ट अंतरिक्ष के साथ प्रणाली, लगातार-चर सिस्टम कहा जाता है करने के लिए आवेदन कर सकते हैं। एक नियम के रूप में, वे ऑप्टिकल बोसॉन मोड, बिजली के क्षेत्र क्षेत्रकलन ऑपरेटरों वर्णित किया जा सकता है जिसके द्वारा महसूस कर रहे हैं।

स्पीड और अनिश्चितता के सिद्धांत

क्वांटम टेलीपोर्टेशन की गति क्या है? सूचना रफ्तार क्लासिक के एक ही नंबर के संचरण की गति के समान पर प्रसारित किया जाता है - संभवतः के साथ प्रकाश की गति। सैद्धांतिक रूप से, यह इस प्रकार, इस्तेमाल किया जा सकता है कि कैसे शास्त्रीय नहीं कर सकते हैं - उदाहरण के लिए, क्वांटम कंप्यूटिंग, जहां डेटा केवल प्राप्तकर्ता के लिए उपलब्ध हैं में।

क्वांटम टेलीपोर्टेशन का उल्लंघन करता अनिश्चितता के सिद्धांत? अतीत में, टेलीपोर्टेशन के विचार वास्तव में गंभीरता से विद्वानों द्वारा, नहीं लिया जाता है, क्योंकि यह माना जाता था कि यह किसी भी मापने या स्कैनिंग की प्रक्रिया सभी जानकारी परमाणु या अन्य वस्तु को निकालने के लिए रोक लगाने के सिद्धांत का उल्लंघन करता है। अनिश्चितता के सिद्धांत के अनुसार, अधिक सटीक वस्तु स्कैन किया जाता है, और अधिक यह स्कैनिंग की प्रक्रिया से प्रभावित जब तक एक बिंदु तक पहुँच जाता है जब वस्तु की मूल स्थिति इस हद तक अधिक एक प्रतिकृति बनाने के लिए पर्याप्त जानकारी प्राप्त नहीं किया जा सकता है कि करने के लिए परेशान है। यह समझाने लगता है: यदि एक व्यक्ति वस्तु से जानकारी निकालने नहीं कर सकता सही प्रतियां बनाने के लिए, बाद नहीं किया जा सकता।

नौसिखियों के लिए क्वांटम टेलीपोर्टेशन

लेकिन छह वैज्ञानिकों (चार्ल्स बेनेट, Zhil Brassar, क्लाउड क्रेपोयू, रिचर्ड Dzhosa, आशेर पेरेस, और Uilyam Vuters) इस तर्क के चारों ओर एक रास्ता मिल गया, क्वांटम यांत्रिकी आइंस्टीन Podolsky-रोजेन के रूप में जाना के एक मशहूर और विरोधाभासी सुविधा का उपयोग कर। वे जानकारी teleported वस्तु एक स्कैन करने के लिए एक तरह से, और के साथ एक का पालन कभी नहीं संपर्क में स्थानांतरण अन्य वस्तुओं के प्रभाव के माध्यम से शेष अपरीक्षित भाग पाया।

बाद में, सी जोखिम निर्भर स्कैन किया जानकारी के लिए आवेदन करने से स्कैन करने के लिए राज्य एक में प्रवेश किया जा सकता है। और खुद को इस प्रकार हासिल उलट स्कैनिंग की प्रक्रिया के रूप में ही हालत में नहीं है, टेलीपोर्टेशन, नहीं प्रतिकृति है।

श्रृंखला के लिए संघर्ष

• पहले क्वांटम टेलीपोर्टेशन इंसब्रुक के विश्वविद्यालय और रोम विश्वविद्यालय से वैज्ञानिकों द्वारा लगभग एक साथ 1997 में जगह ले ली। प्रयोग के दौरान एक फोटोन स्रोत एक ध्रुवीकरण होने, और इतना है कि दूसरी मूल ध्रुवीकरण फोटॉन प्राप्त उलझ फोटॉनों की एक जोड़ी में से एक को बदल दिया गया। इस प्रकार दोनों फोटॉनों एक दूसरे से स्थान दिया गया है।
• 2012 में, वहाँ 97 किलोमीटर की दूरी पर एक नियमित रूप से क्वांटम टेलीपोर्टेशन (विज्ञान और प्रौद्योगिकी के चीन विश्वविद्यालय) अल्पाइन झील के माध्यम से किया गया था। शंघाई से वैज्ञानिकों जुआन Iinem के नेतृत्व के एक दल ने एक विचारोत्तेजक तंत्र है जो ठीक लक्षित बीम की अनुमति दी विकसित करने में कामयाब रहे।
• सितंबर में 143 किमी पर एक रिकार्ड क्वांटम टेलीपोर्टेशन उसी वर्ष किया गया। ऑस्ट्रिया की विज्ञान अकादमी और Antona Tsaylingera के निर्देशन में वियना विश्वविद्यालय से ऑस्ट्रिया के वैज्ञानिकों को सफलतापूर्वक ला पाल्मा और Tenerife के दो कैनरी द्वीप के बीच क्वांटम राज्यों प्रेषित किया है। प्रयोग खुला, kvantumnaya और शास्त्रीय, आवृत्ति असहसंबद्ध ध्रुवीकरण उलझ फोटॉनों सूत्रों की जोड़ी में दो ऑप्टिकल संचार लाइनों का इस्तेमाल किया, एकल फोटॉन डिटेक्टरों और क्लच घड़ी तुल्यकालन sverhnizkoshumnye।
• 2015 में, मानक अमेरिका के राष्ट्रीय संस्थान और प्रौद्योगिकी के लिए पहली बार के शोधकर्ताओं ऑप्टिकल फाइबर की 100 किमी से अधिक की दूरी पर सूचना के हस्तांतरण कर दिया। इस मोलिब्डेनम सिलिसाइड के अतिचालक nanowires का उपयोग कर संस्थान बनाया फोटोन डिटेक्टर के लिए संभव धन्यवाद किया गया था।

यह स्पष्ट है कि एक क्वांटम प्रणाली या प्रौद्योगिकी के आदर्श तक मौजूद नहीं है और भविष्य के महान खोजों अभी आना बाकी है। फिर भी, हम टेलीपोर्टेशन के विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए संभव उम्मीदवारों की पहचान करने की कोशिश कर सकते हैं। उपयुक्त संकरण उन्हें सुसंगत आधार प्रदान की है और तरीकों क्वांटम टेलीपोर्टेशन और इसके अनुप्रयोगों के लिए सबसे होनहार भविष्य प्रदान कर सकता है।

कम दूरी

टेलीपोर्टेशन एक क्वांटम गणना सबसिस्टम होनहार सेमीकंडक्टर उपकरणों, QED का एक चित्र है, जिनमें से सबसे अच्छा के रूप में एक छोटी दूरी (1 मी)। विशेष रूप से, अतिचालक qubits में transmonovye नियतात्मक और बेहद सटीक टेलीपोर्टेशन चिप गारंटी ले सकते हैं। उन्होंने यह भी वास्तविक समय है, जो फोटोनिक चिप्स पर समस्याग्रस्त लगता है का एक सीधा प्रवाह अनुमति देते हैं। इसके अलावा, वे को और अधिक विश्वसनीय वास्तुकला, और के रूप में ऐसे फंस आयनों के रूप में पिछले दृष्टिकोणों, की तुलना में मौजूदा प्रौद्योगिकियों के बेहतर एकीकरण प्रदान करते हैं। वर्तमान में, इन प्रणालियों के केवल दोष यह जाहिरा तौर पर अपने सीमित जुटना समय (<100 एमएस) है। यह समस्या QED एकीकरण का उपयोग अर्धचालक सर्किट कलाकारों की टुकड़ी स्मृति कोशिकाओं (रिक्तियों या क्रिस्टल दुर्लभ पृथ्वी तत्वों के साथ doped साथ नाइट्रोजन प्रतिस्थापित) है, जो डेटा भंडारण की मात्रा के लिए एक लंबे समय जुटना प्रदान कर सकते हैं स्पिन के साथ द्वारा हल किया जा सकता है। वर्तमान में, इस कार्यान्वयन वैज्ञानिक समुदाय के अधिक से अधिक प्रयासों के लिए एक मामला है।

सिटी लिंक

हमारे शहर पैमाने (कई किलोमीटर) पर टेलीपोर्ट ऑप्टिकल मोड का उपयोग करके विकसित किया जा सकता है। पर्याप्त रूप से कम नुकसान में, इन पद्धतियों उच्च गति और बैंडविड्थ प्रदान करते हैं। वे क्वांटम स्मृति का सम्मिश्रण के साथ हवा या ऑप्टिकल फाइबर, संभव एकीकरण के साथ पर संचालन मध्यम-दूरी की प्रणालियों के लिए डेस्कटॉप कार्यान्वयन से बढ़ाया जा सकता है। लंबी दूरी पर है, लेकिन धीमी गति के साथ एक संकर दृष्टिकोण से या गैर गाऊसी प्रक्रियाओं पर आधारित अच्छा रिपीटर्स के विकास के द्वारा प्राप्त किया जा सकता।

दूरसंचार

लंबी दूरी क्वांटम टेलीपोर्टेशन (100 किमी से अधिक) एक सक्रिय क्षेत्र है, लेकिन अभी भी एक खुला समस्या से ग्रस्त है। ध्रुवीकरण qubits - संचार की लंबी फाइबर ऑप्टिक लाइनों पर और हवा के माध्यम से कम गति टेलीपोर्ट के लिए सबसे अच्छा वाहक, लेकिन इस समय प्रोटोकॉल अधूरा पता लगाने बेला की वजह से एक संभाव्य है।

हालांकि संभाव्य टेलीपोर्टेशन और उलझाव इस तरह के उलझाव और क्वांटम क्रिप्टोग्राफी के आसवन के रूप में अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं, लेकिन यह संचार, जिसमें इनपुट जानकारी पूरी तरह से संरक्षित किया जाना चाहिए से स्पष्ट रूप से अलग है।

हम इस संभाव्य प्रकृति स्वीकार करते हैं, उपग्रह के कार्यान्वयन आधुनिक प्रौद्योगिकियों की पहुंच के भीतर है। ट्रैकिंग विधि के एकीकरण के अलावा, मुख्य समस्या उच्च बीम के प्रसार की वजह से नुकसान कर रहे हैं। यह एक विन्यास जहां उलझाव एक बड़ी एपर्चर के साथ स्थलीय दूरबीन के लिए उपग्रह से वितरित किया जाता है में दूर किया जा सकता। 600 किमी ऊंचाई 1 मीटर जमीन पर एपर्चर दूरबीन में 20 सेमी की उपग्रह एपर्चर मानते हुए, एक एक डाउनलिंक चैनल है कि जमीनी स्तर पर कम से कम 80 डीबी नुकसान में नुकसान के बारे में 75 डीबी उम्मीद कर सकते हैं। "पृथ्वी उपग्रह" या "साथी उपग्रह" का कार्यान्वयन अधिक जटिल हैं।

क्वांटम स्मृति

एक स्केलेबल नेटवर्क के हिस्से के रूप टेलीपोर्टेशन का भविष्य उपयोग सीधे क्वांटम स्मृति के साथ अपने एकीकरण से संबंधित है। उत्तरार्द्ध दक्षता रूपांतरण इंटरफ़ेस "विकिरण बात ', रिकॉर्डिंग और पढ़ने, समय और भंडारण क्षमता, उच्च गति और भंडारण क्षमता की सटीकता के मामले में शानदार होना आवश्यक है। सबसे पहले तो यह आपको अब तक सीधा हस्तांतरण त्रुटि सुधार कोड का उपयोग कर से परे संचार को बढ़ाने के लिए रिपीटर्स उपयोग करने के लिए अनुमति देता है। एक अच्छा क्वांटम स्मृति के विकास के लिए न केवल उलझाव और टेलीपोर्टेशन नेटवर्क संचार वितरित करने के लिए, लेकिन यह भी संग्रहीत जानकारी प्रक्रिया से जुड़ा की अनुमति होगी। अंत में, यह अंतरराष्ट्रीय स्तर पर वितरित के एक नेटवर्क में बदल सकता है क्वांटम कंप्यूटर या भविष्य क्वांटम इंटरनेट के लिए एक आधार।

होनहार के घटनाक्रम

परमाणु टुकड़ियों पारंपरिक रूप से "प्रकाश बात" और भंडारण के अपने मिलीसेकंड अवधि है, जो 100 विश्व स्तर पर प्रकाश संचारित करने के लिए आवश्यक एमएस तक हो सकता है की उनकी कुशल रूपांतरण की वजह से आकर्षक माना। हालांकि, और अधिक उन्नत विकास अब अर्धचालक प्रणाली, जहां उत्कृष्ट स्पिन कलाकारों की टुकड़ी क्वांटम स्मृति सीधे सर्किट QED के स्केलेबल वास्तुकला के साथ एकीकृत के आधार पर उम्मीद कर रहे हैं। यह स्मृति ही जुटना समय सर्किट QED विस्तार नहीं कर सकते, लेकिन यह भी ऑप्टिकल दूरसंचार और चिप माइक्रोवेव फोटॉनों की interconversion के लिए ऑप्टिकल माइक्रोवेव इंटरफेस प्रदान करते हैं।

इस प्रकार, क्वांटम इंटरनेट के क्षेत्र में वैज्ञानिकों के भविष्य खोजों लंबी दूरी ऑप्टिकल संचार, क्वांटम सूचना संसाधन के लिए संयुग्मित अर्ध-परिचालक इकाइयों के आधार पर होने की संभावना है।