चीन अंतरिक्ष में एक परमाणु को स्थानांतरित कर रहा है। चीनी भौतिकविदों ने पहला "कक्षीय" क्वांटम टेलीपोर्टेशन किया है। उन लोगों को धोखा देना आसान है जो धोखा खाकर खुश होते हैं

मॉस्को, 12 जुलाई - आरआईए नोवोस्ती।इलेक्ट्रॉनिक लाइब्रेरी arXiv.org में पोस्ट किए गए एक लेख के अनुसार, शंघाई के भौतिकविदों ने पहले "अंतरिक्ष" क्वांटम टेलीपोर्टेशन की सफलता की घोषणा की, जो मो त्ज़ु क्वांटम उपग्रह से एक कण की स्थिति के बारे में जानकारी पृथ्वी पर एक ट्रैकिंग स्टेशन पर स्थानांतरित कर रहा है।

“हम पृथ्वी पर एक वेधशाला से 1,400 किलोमीटर दूर कम-पृथ्वी की कक्षा में एक उपग्रह के लिए एकल फोटॉन के पहले क्वांटम टेलीपोर्टेशन की घोषणा करते हैं, इस कार्य के सफल कार्यान्वयन से अल्ट्रा-लॉन्ग-रेंज टेलीपोर्टेशन का रास्ता खुलता है और यह पहला है क्वांटम इंटरनेट के निर्माण की दिशा में कदम,'' शंघाई विश्वविद्यालय के जियान-वेई पैन (जियान-वेई पैन) और उनके सहयोगी लिखते हैं।

क्वांटम उलझाव की घटना आधुनिक क्वांटम प्रौद्योगिकियों का आधार है। यह घटना, विशेष रूप से, सुरक्षित क्वांटम संचार प्रणालियों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है - ऐसी प्रणालियाँ इस तथ्य के कारण किसी का ध्यान नहीं जाने वाली "वायरटैपिंग" की संभावना को पूरी तरह से समाप्त कर देती हैं कि क्वांटम यांत्रिकी के नियम प्रकाश कणों की स्थिति को "क्लोनिंग" करने से रोकते हैं। वर्तमान में, क्वांटम संचार प्रणालियाँ यूरोप, चीन और संयुक्त राज्य अमेरिका में सक्रिय रूप से विकसित की जा रही हैं।

हाल के वर्षों में, रूस और विदेशी देशों के वैज्ञानिकों ने दर्जनों क्वांटम संचार प्रणालियाँ बनाई हैं, जिनके नोड्स लगभग 200-300 किलोमीटर तक की काफी बड़ी दूरी पर डेटा का आदान-प्रदान कर सकते हैं। अंतरराष्ट्रीय और अंतरमहाद्वीपीय स्तर पर इन नेटवर्कों का विस्तार करने के सभी प्रयासों को फाइबर ऑप्टिक्स के माध्यम से यात्रा करते समय प्रकाश के लुप्त होने के तरीके से संबंधित दुर्गम कठिनाइयों का सामना करना पड़ा है।

इस कारण से, वैज्ञानिकों की कई टीमें क्वांटम संचार प्रणालियों को "ब्रह्मांडीय" स्तर पर ले जाने, उपग्रह के माध्यम से सूचनाओं का आदान-प्रदान करने, उलझे हुए फोटॉनों के बीच "अदृश्य कनेक्शन" को बहाल करने या मजबूत करने की अनुमति देने के बारे में सोच रही हैं। इस तरह का पहला अंतरिक्ष यान पहले से ही कक्षा में मौजूद है - यह चीनी मो त्ज़ू उपग्रह है, जिसे अगस्त 2016 में अंतरिक्ष में लॉन्च किया गया था।

इस सप्ताह, पैन और उनके सहयोगियों ने मो-ज़ू पर और तिब्बत के नगारी शहर में एक संचार स्टेशन पर किए गए पहले सफल क्वांटम टेलीपोर्टेशन प्रयोगों का वर्णन किया, जो पहले क्वांटम उपग्रह के साथ सूचनाओं के आदान-प्रदान के लिए चार किलोमीटर की ऊंचाई पर बनाया गया था। .

क्वांटम टेलीपोर्टेशन को पहली बार 1993 में चार्ल्स बेनेट के नेतृत्व में भौतिकविदों के एक समूह द्वारा सैद्धांतिक स्तर पर वर्णित किया गया था। उनके विचार के अनुसार, परमाणु या फोटॉन किसी भी दूरी पर सूचनाओं का आदान-प्रदान कर सकते हैं यदि वे क्वांटम स्तर पर "उलझे हुए" हों।

इस प्रक्रिया को पूरा करने के लिए, एक नियमित संचार चैनल की आवश्यकता होती है, जिसके बिना हम उलझे हुए कणों की स्थिति को नहीं पढ़ सकते हैं, यही कारण है कि ऐसे "टेलीपोर्टेशन" का उपयोग खगोलीय दूरी पर डेटा संचारित करने के लिए नहीं किया जा सकता है। इस सीमा के बावजूद, क्वांटम टेलीपोर्टेशन भौतिकविदों और इंजीनियरों के लिए बेहद दिलचस्प है क्योंकि इसका उपयोग क्वांटम कंप्यूटरों में डेटा ट्रांसमिशन और डेटा एन्क्रिप्शन के लिए किया जा सकता है।

इस विचार से प्रेरित होकर, वैज्ञानिकों ने नगारी की एक प्रयोगशाला में फोटॉन के दो जोड़े को उलझाया, और लेजर का उपयोग करके मो-डीज़ा पर सवार चार "उलझे हुए" कणों में से एक को स्थानांतरित कर दिया। उपग्रह ने एक साथ इस कण और एक अन्य फोटॉन, जो उस समय जहाज पर था, दोनों की स्थिति को मापा, जिसके परिणामस्वरूप दूसरे कण के गुणों के बारे में जानकारी तुरंत पृथ्वी पर "टेलीपोर्ट" की गई, जिससे "जमीन" का तरीका बदल गया। फोटॉन, पहले से भ्रमित, व्यवहारित कण।

कुल मिलाकर, जैसा कि चीनी भौतिकविदों का कहना है, वे 900 से अधिक फोटॉन को "उलझाने" और टेलीपोर्ट करने में कामयाब रहे, जिसने "मो-ज़ू" कार्य की शुद्धता की पुष्टि की और साबित किया कि सिद्धांत रूप में दो-तरफ़ा "कक्षीय" क्वांटम टेलीपोर्टेशन संभव है। इसी तरह, जैसा कि वैज्ञानिक ध्यान देते हैं, न केवल फोटॉन, बल्कि क्वैबिट, क्वांटम कंप्यूटर की मेमोरी सेल और क्वांटम दुनिया की अन्य वस्तुओं को भी प्रसारित करना संभव है।

मॉस्को, 12 जुलाई - आरआईए नोवोस्ती।इलेक्ट्रॉनिक लाइब्रेरी arXiv.org में पोस्ट किए गए एक लेख के अनुसार, शंघाई के भौतिकविदों ने पहले "अंतरिक्ष" क्वांटम टेलीपोर्टेशन की सफलता की घोषणा की, जो मो त्ज़ु क्वांटम उपग्रह से एक कण की स्थिति के बारे में जानकारी पृथ्वी पर एक ट्रैकिंग स्टेशन पर स्थानांतरित कर रहा है।

“हम पृथ्वी पर एक वेधशाला से 1,400 किलोमीटर दूर कम-पृथ्वी की कक्षा में एक उपग्रह के लिए एकल फोटॉन के पहले क्वांटम टेलीपोर्टेशन की घोषणा करते हैं, इस कार्य के सफल कार्यान्वयन से अल्ट्रा-लॉन्ग-रेंज टेलीपोर्टेशन का रास्ता खुलता है और यह पहला है क्वांटम इंटरनेट के निर्माण की दिशा में कदम,'' शंघाई विश्वविद्यालय के जियान-वेई पैन (जियान-वेई पैन) और उनके सहयोगी लिखते हैं।

क्वांटम उलझाव की घटना आधुनिक क्वांटम प्रौद्योगिकियों का आधार है। यह घटना, विशेष रूप से, सुरक्षित क्वांटम संचार प्रणालियों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है - ऐसी प्रणालियाँ इस तथ्य के कारण किसी का ध्यान नहीं जाने वाली "वायरटैपिंग" की संभावना को पूरी तरह से समाप्त कर देती हैं कि क्वांटम यांत्रिकी के नियम प्रकाश कणों की स्थिति को "क्लोनिंग" करने से रोकते हैं। वर्तमान में, क्वांटम संचार प्रणालियाँ यूरोप, चीन और संयुक्त राज्य अमेरिका में सक्रिय रूप से विकसित की जा रही हैं।

हाल के वर्षों में, रूस और विदेशी देशों के वैज्ञानिकों ने दर्जनों क्वांटम संचार प्रणालियाँ बनाई हैं, जिनके नोड्स लगभग 200-300 किलोमीटर तक की काफी बड़ी दूरी पर डेटा का आदान-प्रदान कर सकते हैं। अंतरराष्ट्रीय और अंतरमहाद्वीपीय स्तर पर इन नेटवर्कों का विस्तार करने के सभी प्रयासों को फाइबर ऑप्टिक्स के माध्यम से यात्रा करते समय प्रकाश के लुप्त होने के तरीके से संबंधित दुर्गम कठिनाइयों का सामना करना पड़ा है।

इस कारण से, वैज्ञानिकों की कई टीमें क्वांटम संचार प्रणालियों को "ब्रह्मांडीय" स्तर पर ले जाने, उपग्रह के माध्यम से सूचनाओं का आदान-प्रदान करने, उलझे हुए फोटॉनों के बीच "अदृश्य कनेक्शन" को बहाल करने या मजबूत करने की अनुमति देने के बारे में सोच रही हैं। इस तरह का पहला अंतरिक्ष यान पहले से ही कक्षा में मौजूद है - यह चीनी मो त्ज़ू उपग्रह है, जिसे अगस्त 2016 में अंतरिक्ष में लॉन्च किया गया था।

इस सप्ताह, पैन और उनके सहयोगियों ने मो-ज़ू पर और तिब्बत के नगारी शहर में एक संचार स्टेशन पर किए गए पहले सफल क्वांटम टेलीपोर्टेशन प्रयोगों का वर्णन किया, जो पहले क्वांटम उपग्रह के साथ सूचनाओं के आदान-प्रदान के लिए चार किलोमीटर की ऊंचाई पर बनाया गया था। .

क्वांटम टेलीपोर्टेशन को पहली बार 1993 में चार्ल्स बेनेट के नेतृत्व में भौतिकविदों के एक समूह द्वारा सैद्धांतिक स्तर पर वर्णित किया गया था। उनके विचार के अनुसार, परमाणु या फोटॉन किसी भी दूरी पर सूचनाओं का आदान-प्रदान कर सकते हैं यदि वे क्वांटम स्तर पर "उलझे हुए" हों।

इस प्रक्रिया को पूरा करने के लिए, एक नियमित संचार चैनल की आवश्यकता होती है, जिसके बिना हम उलझे हुए कणों की स्थिति को नहीं पढ़ सकते हैं, यही कारण है कि ऐसे "टेलीपोर्टेशन" का उपयोग खगोलीय दूरी पर डेटा संचारित करने के लिए नहीं किया जा सकता है। इस सीमा के बावजूद, क्वांटम टेलीपोर्टेशन भौतिकविदों और इंजीनियरों के लिए बेहद दिलचस्प है क्योंकि इसका उपयोग क्वांटम कंप्यूटरों में डेटा ट्रांसमिशन और डेटा एन्क्रिप्शन के लिए किया जा सकता है।

इस विचार से प्रेरित होकर, वैज्ञानिकों ने नगारी की एक प्रयोगशाला में फोटॉन के दो जोड़े को उलझाया, और लेजर का उपयोग करके मो-डीज़ा पर सवार चार "उलझे हुए" कणों में से एक को स्थानांतरित कर दिया। उपग्रह ने एक साथ इस कण और एक अन्य फोटॉन, जो उस समय जहाज पर था, दोनों की स्थिति को मापा, जिसके परिणामस्वरूप दूसरे कण के गुणों के बारे में जानकारी तुरंत पृथ्वी पर "टेलीपोर्ट" की गई, जिससे "जमीन" का तरीका बदल गया। फोटॉन, पहले से भ्रमित, व्यवहारित कण।

कुल मिलाकर, जैसा कि चीनी भौतिकविदों का कहना है, वे 900 से अधिक फोटॉन को "उलझाने" और टेलीपोर्ट करने में कामयाब रहे, जिसने "मो-ज़ू" कार्य की शुद्धता की पुष्टि की और साबित किया कि सिद्धांत रूप में दो-तरफ़ा "कक्षीय" क्वांटम टेलीपोर्टेशन संभव है। इसी तरह, जैसा कि वैज्ञानिक ध्यान देते हैं, न केवल फोटॉन, बल्कि क्वैबिट, क्वांटम कंप्यूटर की मेमोरी सेल और क्वांटम दुनिया की अन्य वस्तुओं को भी प्रसारित करना संभव है।

वर्षों पहले, अल्बर्ट आइंस्टीन ने क्वांटम उलझाव को "दूरी पर होने वाली डरावनी कार्रवाई" कहा था। यह वास्तव में एक प्रति-सहज ज्ञान युक्त अवधारणा है जो पहली नज़र में सामान्य ज्ञान की अवहेलना करती है। दो वस्तुएँ एक-दूसरे से काफी दूरी पर हो सकती हैं, लेकिन वे अपनी क्वांटम अवस्थाओं के माध्यम से एक-दूसरे के साथ "कनेक्शन" बनाए रखती हैं। एक वस्तु की स्थिति को नष्ट करके (उसे मापकर), हम उससे उलझी हुई वस्तु की स्थिति का पता लगाते हैं, चाहे वह कितनी भी दूरी पर क्यों न हो। अर्थात्, माप के क्षण में पहली वस्तु की क्वांटम स्थिति, मानो दूसरी वस्तु में चली जाती है, इसे लाक्षणिक रूप से क्वांटम टेलीपोर्टेशन कहा जाता है;

अब चीनी भौतिकविदों के एक समूह ने दुनिया में पहली बार पृथ्वी से कक्षा तक किसी वस्तु का क्वांटम टेलीपोर्टेशन किया है। "दूरी पर डरावनी कार्रवाई" प्रयोग के परिणाम 4 जुलाई, 2017 को प्रीप्रिंट वेबसाइट arXiv.org (arXiv:1707.00934) पर प्रकाशित किए गए थे।

विशेष रूप से इस प्रयोग के लिए, चीन ने पिछले साल मिसियस वैज्ञानिक उपग्रह को सूर्य-तुल्यकालिक कक्षा में लॉन्च किया था। हर दिन यह एक ही समय में पृथ्वी पर एक ही बिंदु के ऊपर से गुजरता है, जिससे प्रयोग को सावधानीपूर्वक तैयार करना और इसे स्थिर परिस्थितियों में किसी भी समय करना संभव हो जाता है, और यदि आवश्यक हो तो समान परिस्थितियों में इसे दोहराना भी संभव हो जाता है। मिकियस उपग्रह पृथ्वी से भेजे गए व्यक्तिगत फोटॉन की क्वांटम स्थिति निर्धारित करने के लिए अत्यधिक संवेदनशील फोटॉन डिटेक्टर और उपकरण से लैस है।

प्रयोग के दौरान, ट्रांसमीटर से उपग्रह तक 500-1400 किमी की दूरी पर विश्वसनीयता की अलग-अलग डिग्री (आरेख देखें) के साथ क्वांटम टेलीपोर्टेशन किया गया, जो क्वांटम टेलीपोर्टेशन की सीमा के लिए एक नया विश्व रिकॉर्ड है। पहले, ऐसे प्रयोग केवल पृथ्वी पर ही किए जाते थे, और क्वांटम उलझाव का परीक्षण करने की अधिकतम दूरी लगभग 100 किमी थी। निर्वात में, फोटॉन अधिक विश्वसनीय रूप से प्रसारित होते हैं, वे आसपास की वस्तुओं के साथ कम प्रतिक्रिया करते हैं और उलझाव को बेहतर बनाए रखते हैं।


प्रयोग के लिए ट्रांसमीटर के साथ नगारी स्टेशन तिब्बत के पहाड़ों में 4000 मीटर से अधिक की ऊंचाई पर बनाया गया था, इस स्टेशन ने 4000 प्रति सेकंड की गति से फोटॉन के उलझे हुए जोड़े उत्पन्न किए। उनमें से आधे को एक कक्षीय स्टेशन पर भेजा गया, और वहां उन्होंने जांच की कि क्या ट्रांसमिशन के बाद क्वांटम उलझाव संरक्षित है। फोटॉन का दूसरा भाग पृथ्वी पर ही रह गया।

ट्रांसमिशन गुणवत्ता में सुधार के लिए, शोधकर्ताओं ने कई नवीन तकनीकों और विशेष उपकरणों का विकास किया है, जिसमें एक कॉम्पैक्ट अल्ट्रा-उज्ज्वल मल्टीफोटोन उलझाव स्रोत, बीम विचलन को कम करने के लिए उपकरण, और एक उच्च गति और उच्च परिशुद्धता एपीटी (प्राप्त करना, इंगित करना, ट्रैकिंग) शामिल है। प्रणाली।

मापों से पता चला कि कुछ फोटॉन, उपग्रह पर पहुंचने पर, वास्तव में अपने स्थलीय "साझेदारों" से उलझे रहे। विशेष रूप से, ट्रांसमिशन के 32 दिनों में, भेजे गए कई मिलियन फोटॉन में से, 911 ट्रांसमिशन सटीकता 0.80 ± 0.01 थी, जो शास्त्रीय सीमा से काफी अधिक है (नीचे चित्र देखें)।


समान क्वांटम अवस्था वाले फोटॉन भौतिक दृष्टिकोण से समान फोटॉन होते हैं। इस प्रकार, यह कहा जा सकता है कि इतिहास में पहली बार, वैज्ञानिकों ने पृथ्वी की सतह से किसी वस्तु को कक्षा में टेलीपोर्ट किया। खैर, व्यावहारिक अर्थ में, यह पृथ्वी से उपग्रह तक - बहुत लंबी दूरी पर क्वांटम जानकारी के विश्वसनीय प्रसारण के लिए पहला कार्यशील अपलिंक है। लेखकों का मानना ​​है कि वैश्विक स्तर पर क्वांटम इंटरनेट बनाने की दिशा में यह एक महत्वपूर्ण कदम है।

सैद्धांतिक रूप से, उलझाव, यानी क्वांटम टेलीपोर्टेशन को मापने के लिए कोई अधिकतम दूरी सीमा नहीं है। व्यवहार में, फोटॉन की क्वांटम स्थिति बहुत नाजुक होती है और पर्यावरण के साथ प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप नष्ट हो जाती है, इसलिए लंबी दूरी पर उलझे हुए फोटॉन के विश्वसनीय संचरण के लिए प्रौद्योगिकियों को विकसित करना बहुत महत्वपूर्ण है।

क्वांटम टेलीपोर्टेशन विभिन्न क्षेत्रों में अनुप्रयोग पा सकता है: चीनी वैज्ञानिकों का एक समूह वैज्ञानिक पेपर के सार में लिखता है, "लंबी दूरी के टेलीपोर्टेशन को बड़े पैमाने पर क्वांटम नेटवर्क और वितरित क्वांटम कंप्यूटिंग जैसे प्रोटोकॉल में एक मौलिक तत्व माना जाता है।" - वैश्विक स्तर पर "क्वांटम इंटरनेट" बनाने के लिए, सूचना प्रसारित करने की दूरी का उल्लेखनीय रूप से विस्तार करना आवश्यक है। इसके लिए एक आशाजनक तकनीक एक उपग्रह प्लेटफ़ॉर्म और उपग्रह संचार लिंक का उपयोग है, जो अपेक्षाकृत कम सिग्नल हानि के साथ पृथ्वी पर दो दूर स्थित बिंदुओं को आसानी से जोड़ सकता है क्योंकि फोटॉन अधिकांश तरीके से निर्वात में यात्रा करते हैं।

अब अन्य देशों के लिए क्वांटम टेलीपोर्टेशन रेंज के लिए चीन के रिकॉर्ड को तोड़ना मुश्किल होगा, क्योंकि न तो यूरोपीय संघ और न ही संयुक्त राज्य अमेरिका ने विशेष रूप से अंतरिक्ष में इस तरह के प्रयोग के लिए फोटोडिटेक्टर के साथ उपग्रह लॉन्च करने और 1,400 किमी में पृथ्वी पर क्वांटम उलझाव बनाए रखने की योजना बनाई है। लंबा ऑप्टिकल फाइबर अविश्वसनीय रूप से कठिन है।

2016 की गर्मियों में, चीनी वैज्ञानिक 1,200 किलोमीटर से अधिक की दूरी पर क्वांटम टेलीपोर्टेशन पर दुनिया का पहला प्रयोग करेंगे। नेचर न्यूज ने यह खबर दी है।

प्रयोग के लिए वैज्ञानिकों ने जून 2016 में एक उपग्रह लॉन्च करने की योजना बनाई है। इस प्रकार, भौतिकविदों को अंतरिक्ष और ग्राउंड स्टेशनों के बीच कण राज्यों के क्वांटम टेलीपोर्टेशन का एहसास होने की उम्मीद है।

प्रयोगों के पहले चरण में, वैज्ञानिक बीजिंग और वियना के बीच क्रिप्टोग्राफ़िक संचार की विश्वसनीयता का परीक्षण करने जा रहे हैं, जिसमें एक निकट-पृथ्वी उपग्रह मध्यस्थ के रूप में कार्य करेगा।

दूसरे चरण में, वैज्ञानिक उपग्रह के माध्यम से डेलिंघे और लिजिआंग (या नानशान) स्टेशनों के बीच फोटॉनों का क्वांटम टेलीपोर्टेशन करेंगे। बिंदुओं के बीच की दूरी 1200 किलोमीटर से अधिक है।

क्वांटम टेलीपोर्टेशन एक स्थानिक रूप से अलग किए गए युग्मित (उलझे हुए) जोड़े और एक शास्त्रीय संचार चैनल का उपयोग करके दूरी पर क्वांटम स्थिति का स्थानांतरण है, जिसमें माप के दौरान प्रस्थान बिंदु पर स्थिति नष्ट हो जाती है, जिसके बाद इसे बिंदु पर फिर से बनाया जाता है स्वागत का. यह शब्द 1993 में "फिजिकल रिव्यू लेटर्स" पत्रिका में प्रकाशित एक लेख के कारण स्थापित किया गया था, जिसमें बताया गया है कि किस प्रकार की क्वांटम घटना को "टेलीपोर्टेशन" (इंग्लैंड टेलीपोर्टिंग) कहा जाना प्रस्तावित है और यह लोकप्रिय "टेलीपोर्टेशन" से कैसे भिन्न है। विज्ञान कथा में. क्वांटम टेलीपोर्टेशन दूर तक ऊर्जा या पदार्थ का स्थानांतरण नहीं करता है। क्वांटम टेलीपोर्टेशन में एक अनिवार्य कदम एक शास्त्रीय, गैर-क्वांटम चैनल के माध्यम से प्रस्थान और रिसेप्शन के बिंदुओं के बीच सूचना का हस्तांतरण है, जिसे प्रकाश की गति से अधिक तेज नहीं किया जा सकता है, जिससे आधुनिक भौतिकी के सिद्धांतों का उल्लंघन नहीं होता है।

क्वांटम टेलीपोर्टेशन को लागू करते समय, क्वांटम चैनल के माध्यम से सूचना प्रसारित करने के अलावा, शास्त्रीय चैनल के माध्यम से संदेश को पढ़ने के लिए आवश्यक अतिरिक्त जानकारी प्रसारित करना भी आवश्यक है। "क्वांटम भाग" को प्रसारित करने के लिए, क्वांटम उलझे हुए कणों की विशेषता वाले आइंस्टीन-पोडॉल्स्की-रोसेन सहसंबंध का उपयोग किया जाता है, और कोई भी सामान्य संचार चैनल शास्त्रीय जानकारी प्रसारित करने के लिए उपयुक्त है।

सरलता के लिए, आइए हम दो संभावित अवस्थाओं \psi_1 और \psi_2 के साथ एक क्वांटम प्रणाली पर विचार करें (उदाहरण के लिए, किसी दिए गए अक्ष पर एक इलेक्ट्रॉन या फोटॉन के स्पिन का प्रक्षेपण)। ऐसी प्रणालियों को अक्सर क्वबिट कहा जाता है। हालाँकि, नीचे वर्णित विधि किसी भी सिस्टम की स्थिति को स्थानांतरित करने के लिए उपयुक्त है जिसमें राज्यों की संख्या सीमित है।

मान लें कि प्रेषक के पास कण ए है, जो एक मनमानी क्वांटम स्थिति \psi_A = \alpha \psi_1 + \beta \psi_2 में स्थित है, और वह इस क्वांटम स्थिति को प्राप्तकर्ता को स्थानांतरित करना चाहता है, अर्थात, सुनिश्चित करें कि प्राप्तकर्ता के पास यह उपलब्ध है कण बी उसी स्थिति में। दूसरे शब्दों में, दो सम्मिश्र संख्याओं \alpha और \beta के अनुपात को बताना आवश्यक है (अधिकतम सटीकता के साथ)। ध्यान दें कि यहां मुख्य लक्ष्य जानकारी को यथासंभव शीघ्रता से नहीं, बल्कि यथासंभव सटीकता से संप्रेषित करना है। इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए निम्नलिखित चरणों का पालन किया जाता है।

प्रेषक और रिसीवर क्वांटम उलझे हुए कणों सी और बी की एक जोड़ी बनाने के लिए पहले से सहमत होते हैं, जिसमें सी प्रेषक के पास जाता है और बी रिसीवर के पास जाता है। चूंकि ये कण उलझे हुए हैं, उनमें से प्रत्येक का अपना तरंग कार्य (राज्य वेक्टर) नहीं है, लेकिन पूरी जोड़ी (या बल्कि, स्वतंत्रता की डिग्री जो हमें रूचि देती है) को एक एकल चार-आयामी राज्य वेक्टर \psi_( द्वारा वर्णित किया गया है) ईसा पूर्व)।

कणों ए और सी की एक क्वांटम प्रणाली में चार अवस्थाएँ होती हैं, लेकिन हम एक वेक्टर के साथ इसकी स्थिति का वर्णन नहीं कर सकते हैं - केवल तीन कणों ए, बी, सी की एक प्रणाली में एक शुद्ध (पूरी तरह से परिभाषित) स्थिति होती है जब प्रेषक एक माप करता है दो कणों ए और सी की प्रणाली पर चार संभावित परिणाम, वह मापी गई मात्रा के 4 स्वदेशी मूल्यों में से एक प्राप्त करता है। चूँकि इस माप के दौरान तीन कणों ए, बी, सी की एक प्रणाली किसी नई अवस्था में ढह जाती है, और कणों ए और सी की स्थिति पूरी तरह से ज्ञात हो जाती है, सामंजस्य नष्ट हो जाता है और कण बी खुद को कुछ विशिष्ट क्वांटम अवस्था में पाता है।

यह इस समय है कि सूचना के "क्वांटम भाग" का "स्थानांतरण" होता है। हालाँकि, प्रेषित जानकारी को पुनर्स्थापित करना अभी तक संभव नहीं है: प्राप्तकर्ता जानता है कि कण बी की स्थिति किसी तरह कण ए की स्थिति से जुड़ी है, लेकिन यह नहीं जानता कि वास्तव में कैसे!

इसका पता लगाने के लिए, प्रेषक के लिए यह आवश्यक है कि वह रिसीवर को उसके माप के परिणाम के सामान्य शास्त्रीय चैनल के माध्यम से सूचित करे (प्रेषक द्वारा मापी गई संलग्न स्थिति एसी के अनुरूप दो बिट्स खर्च करके)। क्वांटम यांत्रिकी के नियमों के अनुसार, यह पता चलता है कि, कणों ए और सी की एक जोड़ी पर किए गए माप के परिणाम के साथ-साथ कण बी सी के साथ उलझा हुआ है, प्राप्तकर्ता राज्य पर आवश्यक परिवर्तन करने में सक्षम होगा कण बी की और कण ए की मूल स्थिति को पुनर्स्थापित करें।

सूचना का पूर्ण हस्तांतरण तभी होगा जब प्राप्तकर्ता के पास दोनों चैनलों के माध्यम से प्राप्त डेटा हो। शास्त्रीय चैनल पर परिणाम प्राप्त होने से पहले, प्राप्तकर्ता संचरित स्थिति के बारे में कुछ नहीं कह सकता है।

टेलीपोर्टेशन की शानदार अवधारणा प्रयोग की एक विशिष्ट व्याख्या से आती है: “जो कुछ भी हुआ उसके बाद कण ए की प्रारंभिक स्थिति नष्ट हो जाती है। यानी राज्य की नकल नहीं की गई, बल्कि एक स्थान से दूसरे स्थान पर स्थानांतरित किया गया।”

प्रायोगिक कार्यान्वयन

एक फोटॉन के ध्रुवीकरण राज्य के क्वांटम टेलीपोर्टेशन का प्रयोगात्मक कार्यान्वयन 1997 में एंटोन ज़िलिंगर (इंसब्रुक विश्वविद्यालय) और फ्रांसेस्को डी मार्टिनी (रोम विश्वविद्यालय) के नेतृत्व में भौतिकविदों के समूहों द्वारा लगभग एक साथ किया गया था।

17 जून 2004 को नेचर जर्नल में, एक परमाणु की क्वांटम अवस्था के क्वांटम टेलीपोर्टेशन के सफल प्रायोगिक अवलोकन की घोषणा दो शोध समूहों द्वारा की गई थी: एम. रीबे एट अल., नेचर 429, 734-737 (क्वांटम अवस्था का टेलीपोर्टेशन) एक कैल्शियम आयन का) और एम. डी. बैरेट एट अल., प्रकृति 429, 737-739 (बेरिलियम परमाणु आयन पर आधारित एक क्वबिट का टेलीपोर्टेशन)। मीडिया प्रचार के बावजूद, इन प्रयोगों को शायद ही एक सफलता कहा जा सकता है: बल्कि, वे क्वांटम कंप्यूटर के निर्माण और क्वांटम क्रिप्टोग्राफी के कार्यान्वयन की दिशा में एक और बड़ा कदम हैं।

2006 में, पहली बार विभिन्न प्रकृति की वस्तुओं - लेजर विकिरण क्वांटा और सीज़ियम परमाणुओं के बीच टेलीपोर्टेशन किया गया था। यह सफल प्रयोग कोपेनहेगन में नील्स बोह्र इंस्टीट्यूट की एक शोध टीम द्वारा किया गया था।

23 जनवरी 2009 को, वैज्ञानिक पहली बार किसी आयन की क्वांटम अवस्था को एक मीटर तक टेलीपोर्ट करने में कामयाब रहे।

10 मई 2010 को, चीन के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय और सिंघुआ विश्वविद्यालय के भौतिकविदों द्वारा किए गए एक प्रयोग में, एक फोटॉन की क्वांटम स्थिति 16 किलोमीटर से अधिक तक प्रसारित की गई थी।

2012 में, चीनी भौतिक विज्ञानी 4 घंटे में 97 किलोमीटर की दूरी पर 1,100 उलझे हुए फोटॉनों को प्रसारित करने में कामयाब रहे।

सितंबर 2012 में, वियना विश्वविद्यालय और ऑस्ट्रियाई एकेडमी ऑफ साइंसेज के भौतिकविदों ने क्वांटम टेलीपोर्टेशन में एक नया रिकॉर्ड बनाया - 143 किलोमीटर

सितंबर 2015 में, यूएस नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ स्टैंडर्ड्स एंड टेक्नोलॉजी के वैज्ञानिक 100 किमी से अधिक की दूरी पर ऑप्टिकल फाइबर पर फोटॉन को टेलीपोर्ट करने में कामयाब रहे। प्रयोग में पूर्ण शून्य के करीब तापमान पर मोलिब्डेनम सिलिसाइड सुपरकंडक्टिंग केबल के साथ एकल-फोटॉन डिटेक्टर का उपयोग किया गया।

इलेक्ट्रॉनिक लाइब्रेरी arXiv.org में पोस्ट किए गए एक लेख के अनुसार, शंघाई के भौतिकविदों ने पहले "अंतरिक्ष" क्वांटम टेलीपोर्टेशन की सफलता की घोषणा की, जो मो त्ज़ु क्वांटम उपग्रह से एक कण की स्थिति के बारे में जानकारी पृथ्वी पर एक ट्रैकिंग स्टेशन पर स्थानांतरित कर रहा है।

“हम पृथ्वी पर एक वेधशाला से 1,400 किलोमीटर दूर कम-पृथ्वी की कक्षा में एक उपग्रह के लिए एकल फोटॉन के पहले क्वांटम टेलीपोर्टेशन की घोषणा करते हैं, इस कार्य के सफल कार्यान्वयन से अल्ट्रा-लॉन्ग-रेंज टेलीपोर्टेशन का रास्ता खुलता है और यह पहला है क्वांटम इंटरनेट के निर्माण की दिशा में कदम, ”शंघाई विश्वविद्यालय के जियान-वेई पैन (जियान-वेई पैन) और उनके सहयोगी लिखते हैं।

क्वांटम उलझाव की घटना आधुनिक क्वांटम प्रौद्योगिकियों का आधार है। यह घटना, विशेष रूप से, सुरक्षित क्वांटम संचार प्रणालियों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है - ऐसी प्रणालियाँ इस तथ्य के कारण किसी का ध्यान नहीं जाने वाली "वायरटैपिंग" की संभावना को पूरी तरह से समाप्त कर देती हैं कि क्वांटम यांत्रिकी के नियम प्रकाश कणों की स्थिति को "क्लोनिंग" करने से रोकते हैं। वर्तमान में, क्वांटम संचार प्रणालियाँ यूरोप, चीन और संयुक्त राज्य अमेरिका में सक्रिय रूप से विकसित की जा रही हैं।

हाल के वर्षों में, रूस और विदेशी देशों के वैज्ञानिकों ने दर्जनों क्वांटम संचार प्रणालियाँ बनाई हैं, जिनके नोड्स लगभग 200-300 किलोमीटर तक की काफी बड़ी दूरी पर डेटा का आदान-प्रदान कर सकते हैं। अंतरराष्ट्रीय और अंतरमहाद्वीपीय स्तर पर इन नेटवर्कों का विस्तार करने के सभी प्रयासों को फाइबर ऑप्टिक्स के माध्यम से यात्रा करते समय प्रकाश के लुप्त होने के तरीके से संबंधित दुर्गम कठिनाइयों का सामना करना पड़ा है।

इस कारण से, वैज्ञानिकों की कई टीमें क्वांटम संचार प्रणालियों को "ब्रह्मांडीय" स्तर पर ले जाने, उपग्रह के माध्यम से सूचनाओं का आदान-प्रदान करने, उलझे हुए फोटॉनों के बीच "अदृश्य कनेक्शन" को बहाल करने या मजबूत करने की अनुमति देने के बारे में सोच रही हैं। इस तरह का पहला अंतरिक्ष यान पहले से ही कक्षा में मौजूद है - यह चीनी मो त्ज़ु उपग्रह है, जिसे अगस्त 2016 में अंतरिक्ष में लॉन्च किया गया था।

इस सप्ताह, पैन और उनके सहयोगियों ने मो-ज़ू पर और तिब्बत के नगारी शहर में एक संचार स्टेशन पर किए गए पहले सफल क्वांटम टेलीपोर्टेशन प्रयोगों का वर्णन किया, जो पहले क्वांटम उपग्रह के साथ सूचनाओं के आदान-प्रदान के लिए चार किलोमीटर की ऊंचाई पर बनाया गया था। .

क्वांटम टेलीपोर्टेशन को पहली बार 1993 में चार्ल्स बेनेट के नेतृत्व में भौतिकविदों के एक समूह द्वारा सैद्धांतिक स्तर पर वर्णित किया गया था। उनके विचार के अनुसार, परमाणु या फोटॉन किसी भी दूरी पर सूचनाओं का आदान-प्रदान कर सकते हैं यदि वे क्वांटम स्तर पर "उलझे हुए" हों।

इस प्रक्रिया को पूरा करने के लिए, एक नियमित संचार चैनल की आवश्यकता होती है, जिसके बिना हम उलझे हुए कणों की स्थिति को नहीं पढ़ सकते हैं, यही कारण है कि ऐसे "टेलीपोर्टेशन" का उपयोग खगोलीय दूरी पर डेटा संचारित करने के लिए नहीं किया जा सकता है। इस सीमा के बावजूद, क्वांटम टेलीपोर्टेशन भौतिकविदों और इंजीनियरों के लिए बेहद दिलचस्प है क्योंकि इसका उपयोग क्वांटम कंप्यूटरों में डेटा ट्रांसमिशन और डेटा एन्क्रिप्शन के लिए किया जा सकता है।

इस विचार से प्रेरित होकर, वैज्ञानिकों ने नगारी की एक प्रयोगशाला में फोटॉन के दो जोड़े को उलझाया, और लेजर का उपयोग करके मो-डीज़ा पर सवार चार "उलझे हुए" कणों में से एक को स्थानांतरित कर दिया। उपग्रह ने एक साथ इस कण और एक अन्य फोटॉन, जो उस समय जहाज पर था, दोनों की स्थिति को मापा, जिसके परिणामस्वरूप दूसरे कण के गुणों के बारे में जानकारी तुरंत पृथ्वी पर "टेलीपोर्ट" की गई, जिससे "जमीन" का तरीका बदल गया। फोटॉन, पहले से भ्रमित, व्यवहारित कण।

कुल मिलाकर, जैसा कि चीनी भौतिकविदों का कहना है, वे 900 से अधिक फोटॉन को "उलझाने" और टेलीपोर्ट करने में कामयाब रहे, जिसने "मो-ज़ू" कार्य की शुद्धता की पुष्टि की और साबित किया कि सिद्धांत रूप में दो-तरफ़ा "कक्षीय" क्वांटम टेलीपोर्टेशन संभव है। इसी तरह, जैसा कि वैज्ञानिक ध्यान देते हैं, न केवल फोटॉन, बल्कि क्वैबिट, क्वांटम कंप्यूटर की मेमोरी सेल और क्वांटम दुनिया की अन्य वस्तुओं को भी प्रसारित करना संभव है।