Vedci po prvý raz teleportovali fotón zo Zeme do vesmíru. Presunuli len informáciu, nie hmotu ako v Star Treku
Čína v technológii dominuje a po Spojených štátoch a Európskej únii prebrala štafetu svetového lídra vo výskume kvantovej teleportácie.
Čínski výskumníci tento týždeň oznámili, že úspešne teleportovali fotón zo Zeme na satelit, ktorý je vo výške 500 kilometrov a viac nad povrchom planéty.
Teoretický fyzik Daniel Nagaj z Fyzikálneho ústavu Slovenskej akadémie vied pre Denník N povedal, že teleportácia sa nepodobala na tú zo Star Treku. „Pri Star Treku ste na jednej strane mali niečo hmotné, čo zmizlo a objavilo sa ako niečo hmotné na druhej strane. Pri kvantovej teleportácii, ktorú využili v tomto prípade, sa presúva len informácia, ale nie hmota.“
Odborník nám vysvetlil, že je to vôbec po prvý raz, čo vedci teleportovali stav fotónu zo Zeme do vesmíru. „Nerobili to v rámci jedného laboratória, alebo medzi dvoma laboratóriami prepojenými optickým káblom. Tieto fotóny leteli priamo atmosférou, zo Zeme na satelit,“ približuje experiment Nagaj.
Previazanie
Kvantová teleportácia vychádza zo zvláštneho javu, ktorý fyzici označujú ako previazanie (v angl. entanglement). Nagaj nám povedal, že si to laicky možno predstaviť tak, že „existujú dvojice častíc s vlastnosťami, ktoré sú medzi sebou previazané“.
Fyzik dodal: „Ak na jednom fotóne nameriate nejakú vlastnosť, napríklad že je horizontálne polarizovaný, tak viete o druhom fotóne povedať, že bude polarizovaný v kolmom smere, teda vertikálne. Platilo by to aj v prípade, keby ste polarizáciu merali v akomkoľvek smere.“
Podľa MIT Technology Review si vedci už v 90. rokoch minulého storočia uvedomili, že by mohli využiť previazanie na to, aby preniesli kvantovú informáciu z jedného miesta na druhé.
„Cieľom bolo stiahnuť všetky informácie spojené s jedným fotónom na jednom mieste a preniesť ich vďaka previazaniu na iný fotón v inom mieste. Druhý fotón potom prevezme identitu toho prvého fotónu. V podstate sa tak stane prvým fotónom,“ píše MIT Technology Review.
Správy bez toho, aby sme ich prečítali
„Zaujímavé je,“ vraví fyzik zo SAV, „že hoci previazaný pár fotónov obsahuje informáciu o teleportovanom fotóne, my ju nepoznáme. V podstate tak preposielame správy bez toho, aby sme ich prečítali. Na jednom konci je správa zničená, no na druhom konci sa objaví.“
Nagaj nám vysvetlil, že vedci najprv na Zemi pripravili previazaný pár častíc (fotónov). „Jednu z častíc poslali smerom k satelitu a druhú si nechali v laboratóriu. Potom nový fotón, ktorý chceli teleportovať, odmerali spolu s časticou, ktorá zostala na Zemi. Častica letiaca k satelitu sa potom stala tou, ktorú chceli teleportovať,“ vysvetľuje princípy kvantovej teleportácie fyzik.
Odborník zo SAV hovorí, že čínsky tím využil fotóny z toho dôvodu, že „pomocou nich vieme ľahko vytvárať previazané páry kvantových častíc a zároveň vieme pomocou optiky kontrolovať, kam letia, či už vzduchom, alebo v optických vláknach“.
Zatiaľ nedokonalá technológia
Satelit, ktorý fotóny vo vesmíre zachytil, sa volá Mo-c’ a pomenovaný je po čínskom filozofovi (latinsky Micius), ktorý žil v 4. storočí pred Kristom. Keď je satelit nad obzorom, je vo vzdialenosti až 1400 kilometrov od detektora na Zemi; najbližšie je vo vzdialenosti 500 kilometrov.
Atmosféra predstavuje problém, pretože fotóny odkláňa a absorbuje, takže ich satelit všetky nezachytí. Aby čínsky tím stratil na ceste k satelitu čo najmenej fotónov, postavili stanicu v Tibete vo výške 4-tisíc metrov nad morom. Tým minimalizovali trasu, ktorú museli fotóny prekonať v atmosfére.
Čínsky tím posielal tridsaťdva dní milióny fotónov do vesmíru a pozitívne výsledky našli v 911 prípadoch. „Vyrábali 4-tisíc previazaných párov kvantových častíc za sekundu a zachytili ich len 30 denne. Sme teda ešte ďaleko od toho, aby sme takto mohli spoľahlivo prenášať informáciu pomocou jednotlivých fotónov. Ale aj tak to je výborný prvý krok,“ hovorí Nagaj.
Fyzik hovorí, že pomocou mnohých fotónov, čiže silných signálov, vieme bežne komunikovať. „Aj tento článok si čitatelia niekde inde na svete prečítajú tak, že ho prenesie optické vlákno alebo satelit. Zásadnou výzvou je však urobiť to pomocou individuálnych fotónov, ktoré sa správajú kvantovo, a nie pomocou silných lúčov, ktoré sa dajú opísať klasickou fyzikou.“
Bezpečnostné šifrovanie
Podľa čínskeho tímu, píše MIT Technology Review, „ide o zásadný krok smerom ku kvantovému internetu na globálnej úrovni“.
Nagaj nám povedal, že také tvrdenia považuje v tejto chvíli za trochu prehnané. „Momentálna aplikácia takéhoto posielania fotónov spočíva v kryptografii, čiže bezpečnom verejnom zdieľaní kľúčov na šifrovanie. To autori článku demonštrovali v druhom, paralelnom výskume, kde jednotlivé fotóny posielali opačne, zo satelitu na Zem.“
Podľa MIT Technology Review Čína v technológii dominuje a po Spojených štátoch a Európskej únii prebrala štafetu svetového lídra vo výskume kvantovej teleportácie.
Dostupné z: arxiv.org/abs/1707.00934
Máte pripomienku alebo ste našli chybu? Prosíme, napíšte na [email protected].
