Dansk gennembrud i kvante-teleportation

Et stort skridt er nået for forskergruppen på Niels Bohr Instituttet, der i 15 år har knoklet for at overføre information mellem to beholdere ved brug af kvante-teleportation. Det er nu lykkedes at teleportere information mellem to skyer af gasatomer og udføre teleportationen gentagne gange med succes.

Eksperimentet fandt sted i kælderen under instituttet, hvor forskergruppen Quantop holder til under ledelse af professor Eugene Polzik. I kælderen findes to glasbeholdere, der hver indeholder milliarder af cæsium-gasatomer omgivet af et magnetfelt. Beholderne er ikke forbundne, men ved at sende laserlys ind i den første beholder opstår kvantefænomenet, hvor lys og gas bliver entangled (sammenfiltret). Sammenfiltringen betyder, at der opstår et kvantelink.

Når lyset rammer gasatomerne, vil de yderste elektroner reagere som magnetnåle og pege i en bestemt retning. Nu indeholder gassen fotoner (lyspartikler) med kvanteinformation. Ved at sende lyset videre til den anden gasbeholder kan informationen aflæses.

Teleportation er typisk forbundet med science-fiction og kendes blandt andet fra Star Trek, hvor mennesker bliver teleporteret fra rumskibet Enterprise og til fjerne planeter. I forsøget på Niels Bohr Institutet er der dog ingen udsigt til at teleportere mennesker. I bund og grund er det blot lykkedes forskerne at overføre information. Men det væsentlige er, at det er kvanteinformation, der bliver overført. Kvanteinformation er nemlig helt anderledes end almindelig informationsoverførsel i form af f.eks bits.

Er vi sammenfiltret i hjernen?

Kvanteinformation har potentiale til at skabe supercomputere med enorm regnekraft, og sende krypterede beskeder, der er umulige for hackere at åbne. Alligevel er det spørgsmålet om muligheden for at teleportere mennesker, som forskergruppen på Niels Bohr Institutet hele tiden støder på, og professor Eugene Polzik er begyndt at svare med et tankeeksperiment.

»Hvis vi mennesker virkelig ville teleportere os til en rumstation på en fjern planet, så vil det i bund og grund kun kræve information om, hvilke byggesten vi består af, og hvordan de er sat sammen. Vil man overføre information om, hvordan et ur er bygget, så kan det klares med almindelige informationskanaler. Vil man overføre information om vores krops dna-struktur kan det nok også klares engang i fremtiden ved almindelig informationsoverførsel,« mener Eugene Polzik.

Det store spørgsmål er, hvornår kvanteinformation så overhovedet er relevant.

»Videnskaben viser tegn på, at naturen indeholder information, som ikke kan beskrives med klassisk fysik. Undersøgelser af fugle har vist, at der findes entanglede processer i deres hjerner. Hvis det samme er tilfældet i menneskehjernen, så er vi nødt til at bruge kvante-teleportation, hvis vi skal overføre hjernens information,« siger Eugene Polzik.

Med andre ord: Vil man teleportere mennesker til en fjern planet, så kan det tænkes, at der går noget tabt i hjernen, hvis man ikke bruger kvante-teleportation.

Afstanden er irrelevant

En af udfordringerne under forsøget på Niels Bohr Institutet var at få gasatomerne til at bevare deres information, selvom de hamrer rundt i glasbeholderen med 200 meter i sekundet. Et trick var at bruge en slags paraffin på indersiden af beholderne for at forhindre atomerne i at miste deres kodning ved sammenstød med væggen.

Afstanden mellem de to beholdere var kun en halv meter, men i princippet er det irrelevant, om der er en halv meter mellem beholderne eller flere tusinde.

»Vi kunne teleportere kvante-informationer til en satellit,« siger Eugene Polzik.

Emner : Fysik
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Jeg er temmelig glad for mine atomer, de skal ikke erstattes af andre kopiversioner

  • 1
  • 2

Det er jo ikke dine atomer :-) Atomerne i kroppen udskiftes kontinuert når vi spiser og ånder eksempelvis.

Mvh Steen

  • 5
  • 0

Joo, men det er ud fra at jeg følger med hvergang, i princippet kunne en sådan teleportaseion vel lige så godt lave en kopi så der var 2 af mig, hvilken er så jeg? Mit Ego bryder sig ikke om tanken, sjæl eller ej, men det er da genial til at sende informationer i disse aflytningstider.

  • 0
  • 1

Jeg kunne da godt bruge et par stykker af mig selv. En til at gå på arbejde og en til at nyde fritiden - samtidig.

Men jeg husker at have læst et eller andet sted, at når man overfører en kvantetilstand, så nedbrydes den kvantetilstand man kopierer fra. Det må vel betyde at originalen dør i processen.

Mvh. Peter

  • 0
  • 0

Steen og Stoffer har afprøvet modellen. Det uforudsete problem var, at alle klonerne var lige så dovne og udisciplinerede som originalen.

  • 4
  • 0

Pyt da med teleport af mennesker, hvis metoden er så usikker!

Næh: Ting! Tænk hvis vi bare kunne telportere genstande! Al godstransport pr. tog, fly, skib, bil, cykel, etc. ville øjeblikkelig ophøre, og alt kunne bringes til modtageren med lyshastighed!

Dét ville være en revolution af de store!

  • 0
  • 0

Og hvis Steen og stoffer modellen holder, så er det ikke engang nødvendigt at producere mere end en prototype. Bare jeg kunne klone min playstation. Og min bil. Og evt min kone...

  • 0
  • 0

alle klonerne var lige så dovne og udisciplinerede som originalen

Klart! De glemte jo, at transmogriffe sig selv først! ;-)

  • 0
  • 0

Joo, men det er ud fra at jeg følger med hvergang, i princippet kunne en sådan teleportaseion vel lige så godt lave en kopi så der var 2 af mig, hvilken er så jeg?

Som Peter Larsen ganske korrekt pointerer, så kan man ikke kopiere kvanteinformation (dette kaldes på engelsk "The No-Cloning Theorem"). Originalen går til grunde, mens informationen genopstår et andet sted. Det er netop derfor, man kalder detkvante- teleportation og ikke bare kvante-post.

  • 0
  • 0

Nu må vi lige opfordre til orden på begreberne. Når man transmogriffer noget ændrer det sig til noget andet. Steen transmogriffer eksempelvis sig selv til en lyskvant(!) og suser lynhurtigt hjem efter et brat fald hvor han først kom til at blive et pengeskab. Men måske kan man transmogriffe sig til en kvanteoplysning og så teleporteres til et andet sted (der også har en transmogriffer). Hvem tør sige det er umuligt?

  • 0
  • 0

Når man transmogriffer noget ændrer det sig til noget andet

Nemlig! De sku ha' transmogriffet sig om til flittige eksemplarer af sig selv, før de "klonede". (Og så, selvfølgelig, transmogriffet sig tilbage til deres elskelige, dovne og idérige selv, bagefter!) ;-)

  • 0
  • 0

Men grundliggende er det vel stadig en kopi og ikke originalen?

Nej, det vil jeg egentlig ikke mene. Det væsentlige at holde sig for øje, er at det - som det også nævnes i artiklen - er information og ikke eksempelvis stof, der er blevet teleporteret. Hvis du tillader en måske lidt søgt analogi, så forestil dig, at du har to stykker papir med blæk på. Du skubber nu rundt på blækket på det ene stykke papir, så det danner et ord, for eksempel "kvantemekanik". På det andet papir er der bare krims-krams. Så tænder du for din teleportationsmaskine, og vupti - nu står der "kvantemekanik" på det ANDET stykke papir, mens der bare er blækklatter på det første. Du kan tilmed forestille dig, at blækket på det ene papir er blåt, mens det er rødt på det andet papir. Der er altså intet blæk eller papir der er blevet sendt af sted, men ordet "kvantemekanik" har flyttet sig. Det er groft sagt sådan, man har teleporteret, altså teleportation af information.

  • 1
  • 0

mens der bare er blækklatter på det første

Hvorfor står der ikke også, stadig, "kvantemekanik" på det første?

  • 1
  • 0

Er det ikke en russisk forsker og et internationalt hold der rumsterer i kælderen?. Den mere kedelige nyhed er at det stadig ikke er helt sikkert fastslået der foregår nogen kommunikation mellem de sammenfiltrede partikler der er hurtigere end lysets hastighed. Og en række af de tanke eksperimenter som der udspringer af resultater fra virkelige eksperimenter, kommer af at man ikke rigtig ved hvad der foregår, altså hvordan resultaterne skal tolkes. Anderledes kan det ikke være. Og her vil jeg påstå at der findes en klar tendens mod at: mere skøre ideer mere omtale, og omtale er jo hård valuta. Men også et gran salt til David Deutsch, Eugene Polzik og Seth Lloyd m.fl.. Når deres interessante ideer går i retning af at alle og alting er "sammenfiltret" (entanglede) virker det, på mig, som de flinke tænkere er blevet lidt religiøse i tankerækkerne.

  • 1
  • 0

Det er vel forskellen på "Klip" og "kopier".

Kopierer man et menneske, bliver det til 2 originaler. Hvis den ene bliver uvenner med konen, kan den anden være ligeglad. Hvis den ene slår sig, kan den anden kun mærke det også, hvis de er entangled.

  • 0
  • 0

Hvorfor står der ikke også, stadig, "kvantemekanik" på det første?

Fordi det ikke er klassisk information der er tale om. Præmissen i blæk-på-papir-analogien var naturligvis at ordet "kvantemekanik" var skrevet med kvanteinformation, dvs. var en kvantetilstand, og disse kan ikke kopieres. Hvis papir og blæk var fuldstændigt klassiske, kunne man jo bare bruge en fax (eller nu om dage måske snarere en scanner og email) til at sende ordet "kvantemekanik", og så ville både original og kopi eksistere side om side. Dette er ikke muligt med kvanteinformation. Hvorfor det er sådan er ikke helt indlysende, men jeg vil igen henvise til "The No-Cloning Theorem".

  • 0
  • 0

Tak for svar, William Nielsen! Mener nok jeg blev klogere. ;-) - I det mindste fik jeg lyst, at søge, at blive det. :-)

(Og, det er vel dét, det hele handler om?)

  • 2
  • 0

Den dag hvor det er muligt at beame originalen til et vilkårligt sted, og ikke blot lave en kopi, vil jeg gerne lægge billet ind på at blive beamet ind under dynen hos Jessica Biel, alt imens Timberlake optræder andetsteds:)

  • 0
  • 0

Den mere kedelige nyhed er at det stadig ikke er helt sikkert fastslået der foregår nogen kommunikation mellem de sammenfiltrede partikler der er hurtigere end lysets hastighed.

Det er faktisk ikke så relevant i denne sammenhæng; kvanteteleportationsprotokollen virker ikke uden en klassisk kommunikationslinje. Man er med andre ord nødt til at udveksle helt almindelig information - som naturligvis ikke kan propagere hurtigere end lyset - for at kunne teleportere, og teleportationen er derfor automatisk begrænset af relativitetsteorien. Ingen "spooky Vernwirkung" dér.

En anden ting: hvorfor i alverden man nævner fuglehjerner og sammenfiltring som et "salgsargument" for kvanteinformationsteknologi... tjah... det forstår jeg ikke. Man kan snildt komme på mange meget mindre flyvske anvendelsesmuligheder.

  • 0
  • 0

Ja, entanglement er et af buzz-ordene i dagens fysik, men Deutsch og tingeltangel-teoretikerne overbyder nogle gange sig selv i forsøget på blot at få omtale. Allerede for over 20 år siden var der en flok fysikere, der mente, at de havde teleporteret et par takter af Mozart frem i tiden. Dem har vi ikke hørt noget til siden ... Når nu dette her er Ingeniørens nyhedsbrev, ville det være dejligt, hvis der ikke skøjtes hen over de videnskabelige aspekter, når artiklerne skrives. Jeg bliver fx ikke en dyt klogere af at få at vide, at fuglenes hjerner også er infiltrerede ... med hvad eller hvem og hvordan? Nå, men jeg sukker, læner mig tilbage og venter på sensationelt nyt om superstrengsteorien. Har den ikke været i mølposen længe nok nu?

  • 1
  • 0

Nu kan snoede fotoner teleportere både spin og OAM. Fotonerne er kvantemekanisk "hyper"-sammenfiltrede:

Feb 27, 2015, Two quantum properties teleported together for first time: http://physicsworld.com/cws/article/news/2... Citat: "... The values of two inherent properties of one photon – its spin and its orbital angular momentum – have been transferred via quantum teleportation onto another photon for the first time by physicists in China. ... Teleporting more than one state simultaneously is essential to fully describe a quantum particle and achieving this would be a tentative step towards teleporting something larger than a quantum particle, which could be very useful in the exchange of quantum information. Now, Chaoyang Lu and Jian-Wei Pan, along with colleagues at the University of Science and Technology of China in Hefei, have taken the first step in simultaneously teleporting multiple properties of a single photon. ... To transfer the two properties requires not only an extra entangled set of particles (the quantum channel), but a "hyper-entangled" set – where the two particles are simultaneously entangled in both their spin and their OAM. ..."

Quantum physics: Teleportation for two. Wolfgang Tittel1, Nature 518, 491–492 (26 February 2015): http://www.nature.com/nature/journal/v518/...

Nature 518, 516–519 (26 February 2015), Quantum teleportation of multiple degrees of freedom of a single photon: http://www.nature.com/nature/journal/v518/...

-

Lidt om snoet lys:

Lys orbitale angulære moment: https://da.wikipedia.org/wiki/Lys_orbitale...

.29. dec 2013, Snoet lys mangedobler kapaciteten i optiske fibre. Videnskabens Top 5: Som et af årets bedste danske forskningsresultater har virksomheden OFS-Fitel i Brøndby sammen med amerikanske forskere udviklet en optisk fiber, hvor lyset kan snoes højre eller venstre om: http://ing.dk/artikel/snoet-lys-mangedoble...

  • 0
  • 0

Hvis det samme er tilfældet i menneskehjernen, så er vi nødt til at bruge kvante-teleportation, hvis vi skal overføre hjernens information,« siger Eugene Polzik.

Kan vi forestille os, at vi allerede teleporterer? Ikke kun inde i hjernen - men også ud af hjernen?

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten