تلهپورت کوانتومی فرایندی است که انتقال حالت کوانتومی یک ذره از یک مکان به مکان دیگر بدون انتقال خود ذرات را به یک فرایند است، این تکنیک به درهم تنیده کوانتومی متکی است، پدیده ای که دو ذره به هم متصل می شوند تا اندازه گیری یک بار بر دیگر، صرف نظر از فاصله، اطلاعات کوانتومی را به کار می گیرد - "دولت" بنیادی یک سیستم کوانتومی - از طریق تکنولوژی های تجربی ارائه شده توسط چارلز، و همکاران ارائه شده است.

اصول اصلی فیلم Quantum Teleportation

درگیری کوانتومی و دولت های بل

پایه و اساس تلهپورتاژ کوانتومی نیز درهم تنیده است، هنگامی که دو کیوبیت (شکل های کوانتومی) درهم تنیده هستند، حالت ترکیبی آنها نمی تواند به طور مستقل توصیف شود؛ آنها یک سیستم مشترک تشکیل می دهند. آلیس رایج ترین ذره ای که در آن قرار دارد، دو حالت B ⁇ + C را نشان می دهد: (00+ |11 ⁇ ) / ⁇ 2 = ⁇ 2 (00 − {\displaystyle ⁇ }

پروتکل Teleportation

پروتکل Teleportation شامل سه مرحله است: درهم تنیده شدن، اندازه گیری و بازسازی.

  • آماده سازی در برابر تنش: آلیس و باب یک جفت درهم تنیده (مقاله B و C) را به اشتراک می گذارند، در ابتدا هیچ اطلاعاتی در مورد وضعیت موجود در B یا C وجود ندارد.
  • ] اندازه گیری ضربان: آلیس یک اندازه گیری مشترک را بر روی ذره A (شامل ⁇ ) و نیمی از جفت جفت درهم تنیده (particle B) انجام می دهد، این اندازه گیری سیستم ترکیبی A و B را به یکی از چهار حالت بل انجام می دهد. اندازه گیری حالت اصلی ⁇ را در A و بلافاصله به نتیجه ی C از بین می برد.
  • ارتباطات طبقاتی و بازسازی: آلیس نتیجه اندازه گیری بل (دو بیت کلاسیک) را به باب در هر کانال معمولی (به عنوان مثال، کابل فیبر نوری یا رادیو) بر اساس بیت های دریافت شده ارسال می کند، باب یک عملیات واحد خاص (دروازه کوانتومی) را به ذره C خود اعمال می کند که دقیقاً دولت را در c ⁇ بازتولید می کند.

به طور بحرانی، دولت اصلی در طول اندازه گیری بل نابود می شود - این امر تئوری بدون پوشش را برآورده می کند که باعث می شود یک کپی کامل از یک حالت کوانتومی ناشناخته ایجاد شود.

نقش ارتباطات کلاسیک

ارتباطات کلاسیک در تلهپورتاسیون کوانتومی ضروری است، بدون آن، باب نمی داند که کدام تحول واحد در سرعت نور اعمال می شود، زیرا اطلاعات کلاسیک نمی تواند از سرعت نور تجاوز کند، تلهپورتاسیون اجازه نمی دهد که ارتباطات سریع تر از نور عبور کند. دو بیت کلاسیک به بهترین وجه با سرعت نور حرکت می کنند، بنابراین روند کلی به نسبیت این کانال کلاسیک نیز یک تأخیر را معرفی می کند که محدودیت های موثر از طریق پروتکل های مبتنی بر تلپورت را فراهم می کند.

الزامات تکنولوژی کلیدی

حفظ هماهنگی

پیچیدگی شکننده است. تعاملات با محیط زیست باعث تخریب می شود، که همبستگی های ضروری برای تلهپورتاسیون را از بین می برد، برای حفظ درهم تنیده شدن در فاصله، محققان از فیبرهای نوری کم، پیوندهای لیزر فضای آزاد یا حتی کانال های توزیع ماهواره ای استفاده می کنند.

تکرار کنندگان کوانتومی و Teleportation Long-Distance

انتقال مستقیم فوتون های درهم تنیده در فیبرهای نوری طولانی از از دست دادن نمایی رنج می برد تا بر این غلبه کند، تکرار کنندگان کوانتومی پیشنهاد می شوند. تکرار کننده کوانتومی کل فاصله را به بخش های کوچکتر تقسیم می کند، درگیری های احتمالی در هر بخش را ایجاد می کند و سپس مبادله درهم تنیده را برای اتصال آنها انجام می دهد.

برنامه های کاربردی Beyond Theory

شبکه های ارتباطات کوانتومی

تلهپورت کوانتومی انتقال امن از کشورهای کوانتومی بین گره ها در یک شبکه را امکان پذیر می کند، این برای ساخت یک اینترنت کوانتومی ضروری است، جایی که کیوبیت ها می توانند بین پردازنده های کوانتومی به اشتراک گذاشته شوند، که امکان پخش محاسبات کوانتومی و ارتباطات امن را فراهم می کند.شرکت ها و گروه های تحقیقاتی در سراسر جهان در حال توسعه شبکه های کوانتومی شهری هستند - به عنوان مثال، در Hefei (چین)، توکیو و کمبریج (شبکه های عکس برداری جداگانه از سیستم های فیزیکی استفاده می کنند.

پردازش کوانتومی توزیع شده

کامپیوترهای کوانتومی در مقیاس بزرگ ممکن است شامل چندین پردازنده کوانتومی کوچکتر مرتبط با تلهپورتاسیون باشد، به جای حرکت دادن کیوبیت های فیزیکی بین تراشه ها، انتقال های کوانتومی، حفظ انسجام این معماری اجازه می دهد مقیاس پذیری ماژولار و تصحیح خطای ساده تر.

انتقال داده امن (Quantum Key Distribution)

در حالی که توزیع کلیدی کوانتومی (QKD) اغلب بر اساس انتقال مستقیم کیوبیت ها است، تلهپورتینگ جایگزینی را ارائه می دهد: پروتکل QKD مبتنی بر تلهپورتینگ (QKD) در این طرح، یک حالت درهم تنیده از آلیس به باب برای ایجاد کلیدهای مخفی، از آنجا که تلهپورتینگ انتقال به کانال دولتی را به همان طریق، می تواند قوی تر و غیر قابل کنترل باشد، و همچنین برای جلوگیری از حملات چند پایه ای.

چالش ها و مرزهای تحقیقات فعلی

اصلاح خطا و خطا

موفقیت تلهپورتاژ کوانتومی با وفاداری اندازه گیری می شود - چگونه دقیق دولت Teleported مطابق با اصل است. Fidelity می تواند با پیچیدگی ناقص، از دست دادن در طول انتقال و سر و صدا در اندازه گیری بل اندازه گیری می شود، آزمایش های مدرن به فیبرنس بالاتر از 90٪، اما نزدیک شدن به 99.99٪ برای شبکه های اصلاح خطا تحمل پذیر کوانتومی ضروری است.

مقیاس Up Teleportation

اکثر تظاهرات های تلفنی حوادث تک شاتی هستند: یک تله کیوبیت در یک زمان گزارش شده است تا مفید باشد، تلهپورتاسیون باید با نرخ های بالا (به عنوان مثال، میلیون ها کیوبیت تلهپورت شده در ثانیه) و پشتیبانی از دولت های چند منظوره، این نیاز به چند برابر، الکترونیک با سرعت بالا و هماهنگ سازی دقیق دارد.

ماهواره ای Teleportation

آزمایش های ماهواره ای Micius (2016 تا 2020) با دستیابی به تله کوانتومی از ایستگاه زمینی به ماهواره و برعکس، این آزمایشات از یک منبع درهم تنیده پایین لینک استفاده کردند، با اندازه گیری های بل که بر روی زمین انجام شده بود، ماهواره سپس اطلاعات کلاسیک را برای بازسازی دولت انتقال داد.

آینده ی بازی Quantum Teleportation

از آنجا که تکنولوژی بالغ می شود، تله صادرات کوانتومی از تظاهرات آزمایشگاهی به زیرساخت های واقعی جهان انتقال می یابد.اتحادیه اینترنت کوانتومی اروپا، برنامه وزارت انرژی ایالات متحده برای اینترنت کوانتومی، و آزمایش کوانتومی چین در مقیاس فضایی (QUESS) همه در شبکه های مبتنی بر تلهپورت سرمایه گذاری می کنند.

ترکیب درهم تنیده، اندازه گیری و ارتباطات کلاسیک که تلهپورتاسیون را تعریف می کند، یک عملیات هسته ای برای فن آوری های کوانتومی خواهد بود، در حالی که تله پورت کردن اشیاء ماکروسکوپی همچنان داستان علمی است، توانایی انتقال دولت های کوانتومی به طور قابل اعتماد درها را برای امن کردن دیپلماسی، محاسبات توزیع شده و درک عمیق تر از جهان باز می کند.

نتیجه گیری

تلهپورتاژ کوانتومی بسیار بیشتر از یک کنجکاوی نظری است.این یک پروتکل عملی است که انتقال اطلاعات کوانتومی را بدون حرکت دادن ذره حامل را قادر می سازد.با استفاده از درهم تنیده و ارتباطات کلاسیک، محدودیت اساسی نظریه عدم تنظیم و سرعت پیشرفت تجربی را حل می کند - از کیلومتر فیبر به پیوندهای ماهواره ای بین قاره - اهمیت بلاک کردن و امکان سنجی ساختمان مخابراتی پاک کننده، مسیر اتصال محیطی و مقیاس پذیری پاک کننده است.

برای مطالعه بیشتر، پیشنهاد اصلی را از C. Bennett et al. ببینید [FLT:LT:0] [FLT:] انتشار یک دولت کوانتومی ناشناخته از طریق کانال های دوگانه کلاسیک و اینشتین-Podolsky-Rosen [F4] [F:2LT:1 [F3] در صفحه بررسی فیزیکی، 1993] و تظاهرات اخیر از تلسکوپ کوانتومی (F3] در آزمایش کوانتومی [F] توصیف شده است.