Метод за телепортация на макроскопични обекти
Последно: 5 юли 2014 г. в 12:46
Учени от Института по проблемите на химическата физика към Руската академия на науките и Националния институт по информатика в Токио предложиха протокол за телепортиране на макроскопичен кондензат на Бозе–Айнщайн – квантово състояние на веществото, което може да се види с невъоръжено око.
За първи път протокол на квантовата телепортация на кюбит (квантов бит) е бил предложен през 1993 г.
Той представлява предаване на състоянието на микроскопична квантова система на разстояние с използване на заплитане – квантовомеханичен ресурс, проявяващ се в съществуването на нелокални корелации между квантовите обекти.
Първите експерименти по квантова телепортация са били осъществени на основата на фотони през 1997 г.
Всеки кондензат на Бозе-Айнщайн съдържа от няколко десетки до няколко милиона атома. При изпращащия (Алиса) се намира макрокопично състояние с неизвестни параметри, които тя иска да предаде на получателя (Боб). След това се провеждат заплитащи операции съгласно зелените зигзагообразни линии и се провежда измерване на кюбитите на Алиса. След предаването на резултата на измерването на Боб по класически канал Боб възстановява първоначално неизвестното макроскопично състояние на своя кюбит.
След това, през 2004-та, били представени експерименти по телепортация на атоми. Но телепортацията на обекти, превъзхождащи единични атоми или фотони, досега остава проблематична.
Тъмната материя като кондензат
на Бозе–Айнщайн
Физици от Тайван и Испания моделираха тъмна материя като вещество от кондензат на Бозе–Айнщайн. Изследването на авторите е публикувано в сп. Nature Physics.
Учените стигнали до извода, че смущенията на кондензата на Бозе–Айнщайн с леки бозони студена тъмна материя водят до съвременната наблюдавана структура на разпределянето на това вещество във Вселената.
В своето изследване физиците моделирали вещество тъмна материя в качеството на студена квантова течност, намираща се в състояние на кондензат на Бозе–Айнщайн.
Компютърната симулация, проведена от учените, позволила да се установи, че в центъра на повечето галактики джуджета има ядра, чийто произход е свързан с образуването на стоящи вълни (стационарни вълни) в резултат на смущения на веществото тъмна материя.
Тъмната материя е вещество във Вселената, което не участва в електромагнитни взаимодействия, но се проявява в гравитационно въздействие върху видимата материя. На нея се падат, по данни на WMAP, около 22% от общата плътност на Вселената.
Тази материя се състои според учените от горещо, топло и студено вещество, в зависимост от скоростта на движение на частиците. В ролята на кандидати за частици на студената материя учените предлагат например вимп – масивни частици, участващи само в слабо и гравитационно взаимодействие.
Изследването на учените позволява по нов начин да се погледне на механизма на образуване на големи структури във Вселената. Обяснението на разпределението на веществото студена материя в квантови позиции открива нови възможности за интерпретация на събитията, случили се в началните етапи от еволюцията на Вселената.
Трудността се състои в това, че заплетените състояния в този случай са силно подложени на декохеренция и се разрушават за много по-малко време, отколкото е необходимо за осъществяването на телепортацията.
В дадената работа в качеството на обект за телепортация авторите разгледали кондензат на Бозе–Айнщайн. Кондензатът на Бозе – Айнщайн се явява ново агрегатно състояние на веществото, което е било теоретично предсказано от Айнщайн и Бозе през 1925 година. След 70 години даденото състояние на веществото било получено експериментално с охлаждане на газ на атоми на алкални метали до 50 нанокелвина. За тази работа е връчена Нобелова награда за физика през 2001 година.
В такова силно охладено състояние голямо количество от бозоните се оказват в своето основно състояние и квантовите ефекти започват да се проявяват на макроскопично ниво. Въпросното квантово състояние на веществото обикновено съдържа от хиляди до няколко милиона атома и то може да се види с невъоръжено око.
Използвайки особен тип заплетени състояния, авторите предложили нов протокол за телепортация на такива макроскопични кондензати на Бозе–Айнщайн и показали, че даденият тип заплетени състояния може да бъде приготвен в условията на декохеренция за времето, необходимо за телепортация.
Макар че по-рано са представяни експерименти по телепортация на макроскопични атомни ансамбли, в тези експерименти се телепортирало състояние от малка част около зададеното колективно състояние на ансамбъла, кодирано в канонични променливи. Сега учените успели да се избавят от това ограничение и да разработят протокол за телепортация на произволни състояния на квантова макроскопична система.
Авторите на работата отбелязват, че представените от тях идеи откриват пътя за използване на макроскопични системи, по-малко подложени на декохеренция, вместо единични фотони и атоми в квантовата обработка на информация и квантови изчисления.
