کوانٹم teleportation کے: طبیعیات کے عظیم دریافتیں

کوانٹم teleportation کے کوانٹم معلومات میں سب سے اہم پروٹوکول سے ایک ہے. الجھن کی طبعی وسائل کی بنیاد پر، یہ مختلف معلومات کاموں کا بنیادی عنصر ہے اور کوانٹم کمپیوٹنگ، نیٹ ورکنگ اور مواصلات کی مزید ترقی میں اہم کردار ادا کر رہا کوانٹم ٹیکنالوجیز کا ایک اہم حصہ کی نمائندگی کرتا ہے.

سائنسی دریافتوں کو سائنس فکشن سے

یہ کوانٹم teleportation کی دریافت، شاید کوانٹم میکینکس کے "ویچترتا" کے سب سے زیادہ دلچسپ اور دلچسپ نتائج میں سے ایک ہے جس کے بعد دو دہائیوں کے دوران کیا گیا ہے. اس سے پہلے کہ ان عظیم دریافتیں کی گئیں، اس خیال سائنس فکشن کے دائرے سے تعلق رکھتے تھے. سب سے پہلے چارلس ایچ فورٹ اصطلاح "teleportation کے" کی طرف سے 1931 میں ایجاد کے بعد سے عمل ہے جس کے ذریعے جسم اور اشیاء کو ایک جگہ سے منتقل کر رہے ہیں کی وضاحت کرنے کے لیے استعمال کیا گیا ہے، یہ واقعی ان کے درمیان کی دوری پر قابو پانے کی نہیں ہے.

1993 میں انہوں نے مندرجہ بالا علامات میں سے کچھ کا اشتراک کیا ہے جو کوانٹم معلومات کے پروٹوکول کو بیان ایک مضمون، "کوانٹم teleportation کے" نامی شائع کیا. یہ ایک جسمانی نظام کے نامعلوم ریاست ناپا جاتا ہے اور بعد میں پیش کریں، یا "دوبارہ جا" ریموٹ سائٹ (اصل نظام کی جسمانی عناصر جگہ کی منتقلی میں رہے). یہ عمل ابلاغی رابطے کی کلاسیکی اسباب درکار ہے اور superluminal مواصلات ختم. اس برم کی ایک کی زندگی کی ضرورت ہے. اصل میں، teleportation کے سب سے زیادہ واضح طور پر الجھن کی نوعیت کا ثبوت ہے کہ کوانٹم معلومات کا ایک پروٹوکول کے طور پر دیکھا جا سکتا ہے: بغیر ٹرانسفر کی حالت کی موجودگی کوانٹم میکینکس کی وضاحت ہے کہ قوانین کے فریم ورک کے اندر اندر ممکن نہیں ہو گا.

teleportation کے بارے میں معلومات کا سائنس کی ترقی میں فعال کردار ادا کیا ہے. ایک طرف، یہ جو ایک رسمی کوانٹم کی ترقی میں ایک اہم کردار ادا کرتا ہے ایک تصوراتی پروٹوکول ہے، نظریہ اطلاعات، اور دوسری طرف اس کے بہت سے ٹیکنالوجی کا ایک بنیادی جزو ہے. کوانٹم ریپیٹر - لمبی دوری کی مواصلات کا ایک اہم عنصر. teleportation کے کوانٹم سوئچ، پیمائش اور کوانٹم نیٹ ورک کی بنیاد پر حساب - ان پر ہر ماخوذ ہیں. یہ طبیعیات کے "انتہائی"، عارضی منحنی خطوط اور وانپیکرن پر کے مطالعہ کے لئے ایک آسان آلہ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے سیاہ سوراخ کی.

آج کوانٹم teleportation کے ذیلی یا زیریں طبق اور ٹیکنالوجی، photonic qubits، جوہری مقناطیسی گونج، نظری طریقوں، جوہری کے گروپوں، پھنس ایٹموں اور سیمیکمڈکٹر نظام سمیت کی ایک قسم کا استعمال کرتے ہوئے دنیا بھر میں پریوگشالاوں میں تصدیق کی. شاندار نتائج مصنوعی سیارہ کے ساتھ teleportation کے رینج آنے والے تجربات میں حاصل کیا گیا ہے. اس کے علاوہ، کی کوششوں کو زیادہ پیچیدہ نظام پر منحصر پیمانے کے بنایا گیا تھا.

qubits کی teleportation کے

کوانٹم teleportation کے پہلے دو کی سطح کے نظام، نام نہاد qubits کے لئے بیان کیا گیا تھا. جو qubit 2 اشتراک دو ریموٹ جماعتوں، یلس اور باب بلایا، پر غور پروٹوکول، A اور B خالص الجھا حالت میں ہیں، بھی بیل جوڑی کہا جاتا ہے. یلس کے دروازے پر ایک اور qubit اور جن کی حالت ρ نامعلوم ہے دی. اس کے بعد ایک مشترکہ کوانٹم پیمائش انجام دیتا ہے، بیل کی دریافت سے ملاقات کی. یہ چار بیل ریاستوں میں سے ایک میں ایک اور A کی جاتی ہیں. اس کے نتیجے میں، یلس ماپا جب qubit کی ان پٹ ریاست غائب اور باب B بیک وقت P پر ^† _K ρP _K متوقع _qubit. آخری مرحلہ پروٹوکول میں یلس اصل ρ بحال کرنے Pauli P _K آپریٹر لاگو ہوتا ہے جو اس کی پیمائش باب، کا ایک کلاسیکی نتیجہ بھجوائے.

کیونکہ دوسری صورت پروٹوکول اس کے دور دراز پیمائش سے کم ہے ایک qubit یلس کی ابتدائی ریاست، گمنام سمجھا جاتا ہے. اس کے علاوہ، یہ خود ایک بڑی جامع نظام، ایک تیسری پارٹی کے ساتھ اشتراک کا حصہ ہو سکتا ہے (اس صورت کامیاب teleportation کے میں تمام اس تیسری پارٹی کے ساتھ پلے بیک ارتباط کی ضرورت ہے).

کوانٹم teleportation کی ایک عام تجربہ خالص اصل حالت اور تعلق رکھنے والے ایک محدود حروف تہجی کے لئے، مثال کے طور پر بلوچ دائرے کے چھ کھمبے لیتا ہے. تعمیر نو کی ریاست کے decoherence معیار کی موجودگی میں مقداری درست teleportation کے F ∈ [0، 1] اظہار کیا جا سکتا ہے. یلس اور باب کی ریاستوں کے درمیان یہ درستگی، بیل اور اصل حروف تہجی کے تمام پتہ لگانے کے نتائج پر اوسط. طریقوں کی درستگی کے چھوٹے اقدار کے پیچیدہ وسیلہ کے بغیر نامکمل teleportation کے لئے اجازت دیتا ہے، موجود ہیں. مثال کے طور پر یلس براہ راست نتیجے میں ریاست کی تیاری کے لئے باب بھیج کر اس کی اصل حالت کی پیمائش ہو سکتے ہیں. یہ پیمائش کی تربیت کی حکمت عملی کے طور پر کہا جاتا ہے "کلاسیکی teleportation کے." یہ F _کلاس = کوئی ان پٹ ریاست کے لئے 2/3، مساوی حروف تہجی جیسے بلوچ دائرہ چھ کھمبے باہمی منصفانہ حالات کی زیادہ سے زیادہ درستگی ہے.

اس طرح، کوانٹم وسائل کے استعمال کی ایک واضح اشارہ ایک صحت سے متعلق قدر F> F _{کلاس ہے.}

ایک نہیں qubit

کے مطابق کوانٹم طبیعیات، qubits کی teleportation کے محدود نہیں ہے، یہ ایک کثیر جہتی کے نظام میں شامل ہو سکتے ہیں. ہر ایک تبدوست اقدام D لئے بنیاد زیادہ سے زیادہ الجھی ریاست ویکٹر ایک دی گئی زیادہ سے زیادہ الجھا ریاست کی طرف سے حاصل کیا جا سکتا ہے اور ایک بنیاد {U _{K} ^TR} مطمئن وحدانی آپریٹرز ^{_{(یو † جے یو K)}} کا استعمال کرتے ہوئے مثالی سکیم teleportation کے طور پر تیار کیا جا سکتا ہے = dδ J، K . اس طرح ایک پروٹوکول پر کسی بھی تبدوست-ہلبرٹ فضاء R. N. کے لئے تعمیر کیا جا سکتا مجرد متغیر نظام.

مزید برآں، کوانٹم teleportation کے لامحدود ہلبرٹ جگہ کے ساتھ نظام، مسلسل متغیر نظام کہا جاتا ہے کرنے کے لئے درخواست دے سکتے ہیں. ایک اصول کے طور پر، وہ نظری بوسن طریقوں، برقی میدان quadrature آپریٹرز بیان کیا جا سکتا ہے جس کے ذریعے احساس کر رہے ہیں.

رفتار اور اصول غیر یقینی

کوانٹم teleportation کی رفتار کیا ہے؟ ممکنہ طور پر ساتھ - معلومات کلاسک کی ایک ہی تعداد کے ٹرانسمیشن کی رفتار کی طرح ایک رفتار سے منتقل کیا جاتا ہے روشنی کی رفتار. نظریاتی طور پر، یہ اس طرح، کہ کس طرح کلاسیکی نہیں کر سکتے ہیں استعمال کیا جا سکتا ہے - مثال کے طور پر، کوانٹم کمپیوٹنگ، اعداد و شمار صرف وصول کنندہ کو دستیاب ہیں جہاں میں.

کوانٹم teleportation کے کی خلاف ورزی کرتا اصول غیر یقینی؟ ماضی میں، teleportation کے کے خیال واقعی سنجیدگی سے علماء کرام کی طرف سے، نہیں لیا جاتا ہے یہ خیال کیا تھا کیونکہ اس سے تمام معلومات ایٹم یا دوسرے اعتراض کو نکالنے کے لئے کسی بھی پیمائش یا سکیننگ کے عمل کو ممنوع قرار دینے کے اصول کی خلاف ورزی ہوتی ہے. غیر یقینی صورتحال کے اصول کے مطابق، زیادہ عین مطابق اعتراض سکین کر رہا ہے، مزید یہ جب تک اعتراض کی اصل حالت اس حد تک کہ اس سے زیادہ ایک نقل پیدا کرنے کے لئے کافی معلومات حاصل نہیں کیا جا سکتا ہے کو پریشان جب ایک نقطہ تک پہنچ جاتا ہے سکین کے عمل سے متاثر ہوتا ہے. اس بات پر قائل آواز: ایک شخص کامل کاپیاں بنانے کے لئے اعتراض سے معلومات نکالنے نہیں کر سکتے تو، مؤخر الذکر نہیں کیا جا سکتا.

Dummies کے لئے کوانٹم کے Teleportation

لیکن چھ سائنسدانوں (چارلس بینےٹ، سے zhil Brassar، کلاڈ Crépeau، رچرڈ Dzhosa آشر پیریز، اور Uilyam Vuters) آئنسٹائن-Podolsky روزن طور پر جانا جاتا کوانٹم میکینکس کا ایک مشہور اور وڈمبناپورن خصوصیت کا استعمال کرتے ہوئے، اس کی منطق کے ارد گرد ایک راستہ مل گیا. وہ معلومات ٹیلپورٹاد اعتراض ایک اسکین کرنے کا ایک طریقہ ہے، اور ساتھ ایک پاسداری کبھی نہیں رابطے میں ٹرانسفر دیگر اشیاء کے اثر کے ذریعے باقی untested کے حصہ پایا.

اس کے بعد، سی نمائش انحصار سکین معلومات کے لئے درخواست دینے کی طرف سے ریاست کو اسکین کرنے کے لئے میں داخل کیا جا سکتا. اور خود کو، الٹ سکین کے عمل کے طور پر اسی حالت میں نہیں ہے، اس طرح حاصل teleportation کے، نہ نقل کی ہے.

کی حد کے لئے جدوجہد

• پہلے کوانٹم teleportation کے انسبرک یونیورسٹی اور روم کی یونیورسٹی سے سائنسدانوں کی طرف سے تقریبا ایک ہی وقت میں 1997 میں منعقد ہوئی تھی. تجربہ کے دوران ایک فوٹون ذریعہ ایک پولرائزیشن ہونے، اور دوسری اصل بروویکرن فوٹون موصول تاکہ الجھی photons کے ایک جوڑے میں سے ایک کو تبدیل کر دیا گیا. اس طرح دونوں photons کی ایک دوسرے سے spaced رہے ہیں.
• 2012 میں، 97 کلومیٹر کے فاصلے پر ایک باقاعدہ کوانٹم teleportation کے (سائنس اور ٹیکنالوجی کی چین یونیورسٹی) الپائن جھیل کے ذریعے بھی نہیں تھا. شنگھائی سے سائنسدانوں جوآن Iinem کی قیادت میں ایک ٹیم نے ایک تجویز کے طریقہ کار واضح طور پر ھدف بنائے بیم اجازت دی ہے کہ تیار کرنے کے لئے منظم.
• ستمبر میں 143 کلومیٹر پر ایک ریکارڈ کوانٹم teleportation کے اسی سال سے کیا گیا. آسٹریا کے سائنسز کی اکیڈمی اور Antona کی Tsaylingera کی سمت کے تحت ویانا یونیورسٹی سے آسٹرین سائنسدانوں کامیابی سے لا پالما اور TENERIFE کے دو کینری جزائر کے درمیان کوانٹم ریاستوں منتقل کیا گیا ہے. تجربہ کھلے، kvantumnaya اور فوٹان ذرائع کے کلاسیکی، تعدد uncorrelated پولرائزیشن الجھ جوڑی میں دو نظری مواصلاتی لائنوں کا استعمال کیا، ایک فوٹون ڈٹیکٹر اور کلچ گھڑی ہم وقت سازی sverhnizkoshumnye.
• 2015 میں، پہلی بار کے لئے معیارات کے امریکہ کے قومی ادارے اور ٹیکنالوجی سے محققین آپٹیکل فائبر کی 100 سے زائد کلومیٹر کے فاصلے سے زیادہ معلومات کی منتقلی بنا دیا. یہ molybdenum کے silicide کی superconducting nanowires استعمال کرتے ہوئے انسٹیٹیوٹ پیدا فوٹون ڈیٹیکٹر کی بدولت ممکن بنا دیا گیا.

یہ ایک لمبی سسٹم یا ٹیکنالوجی کی مثالی ابھی تک موجود نہیں ہے کہ واضح ہے اور مستقبل کی عظیم دریافتیں ابھی آنے والا ہے. بہر حال، ہم teleportation کی مخصوص ایپلی کیشنز کے لیے ممکنہ امیدواروں کی شناخت کرنے کی کوشش کر سکتے ہیں. انہیں مناسب سنکرن مسلسل بنیاد فراہم کی اور طریقوں کوانٹم teleportation کے اور اس کی ایپلی کیشنز کے لیے سب سے زیادہ امید افزا مستقبل فراہم کر سکتے ہیں.

مختصر فاصلے

teleportation کے ایک مختصر فاصلے (1 میٹر) سب جن میں QED کی ایک تصویر ہے ایک کوانٹم حساب اپتنتر افزا سیمیکمڈکٹر آلات، کے طور پر. خاص طور پر، superconducting qubits میں transmonovye نیتاتمک اور انتہائی درست teleportation کے چپ کی ضمانت دے سکتے ہیں. انہوں نے یہ بھی photonic چپس پر مشکلات لگتا ہے جس میں اصل وقت کی ایک براہ راست بہاؤ کی اجازت دیتے ہیں. اس کے علاوہ، وہ ایک سے زیادہ توسیع پذیر فن تعمیر، اور اس میں پھنس آئنوں پچھلے نقطہ نظر، کے مقابلے میں موجودہ ٹیکنالوجی کے بہتر انضمام ہے. فی الحال، ان کے نظام کے صرف واپسی بظاہر ان کے محدود ربط وقت (<100 MS) ہے. یہ مسئلہ سیمیکمڈکٹر سرکٹس پہناوا میموری خلیات (خالی جگہوں یا کرسٹل نادر زمین عناصر کے ساتھ doped ساتھ نائٹروجن یوجی)، ڈیٹا سٹوریج کی مقدار کے لیے ایک طویل نظم کا وقت فراہم کر سکتے ہیں جس کے سپن کے ساتھ QED انضمام کا استعمال کرتے ہوئے کی طرف سے حل کیا جا سکتا ہے. فی الحال، اس نفاذ سائنسی برادری کے عظیم تر کوششوں کے لئے ایک بات ہے.

سٹی لنک

امریکی شہر پیمانے پر (کئی کلومیٹر) پر teleport نظری طریقوں کو استعمال کرتے ہوئے تیار کیا جا سکتا ہے. کافی کم نقصان میں، ان کے نظام تیز رفتار اور بینڈوڈتھ فراہم کرتے ہیں. انہوں نے درمیانے فاصلے تک نظام کو ڈیسک ٹاپ نفاذ کوانٹم میموری کا ایک جوڑا ساتھ ممکن انضمام کے ساتھ ہوا یا آپٹیکل فائبر، زیادہ کام کرنے سے بڑھا جا سکتا ہے. طویل فاصلے پر، لیکن کم رفتار کے ساتھ ایک ہائبرڈ نقطہ نظر کی طرف سے یا غیر گاشین عمل کی بنیاد پر اچھے ریپیٹر ترقی کی طرف سے حاصل کیا جا سکتا ہے.

ٹیلی مواصلات

لمبے فاصلے سے کوانٹم teleportation کے (100 کلومیٹر سے زیادہ) ایک فعال علاقے ہے، لیکن اب بھی ایک کھلی مسئلہ سے دوچار ہے. بروویکرن qubits - مواصلات کی طویل فائبر آپٹک لائنوں پر اور ہوا کے ذریعے کم رفتار teleport کے لئے بہترین کیریئرز، لیکن اس وقت پروٹوکول نامکمل پتہ لگانے بیلا کی وجہ سے ایک احتمالی ہے.

اگرچہ احتمالی teleportation کے اور الجھاؤ جیسے الجھاؤ اور کوانٹم خفیہ نگاری کے آسون ایپلی کیشنز کے لیے موزوں ہیں، لیکن یہ مواصلات جس میں ان پٹ معلومات کو مکمل طور پر محفوظ کیا جانا چاہیے سے واضح طور پر مختلف ہے.

ہم اس احتمالی نوعیت قبول کرتے ہیں تو، سیٹلائٹ کے نفاذ جدید ٹیکنالوجیز کی پہنچ میں ہیں. سے باخبر رہنے کے طریقوں کے انضمام کے علاوہ، بنیادی مسئلہ بیم کے پھیلنے کی وجہ سے کیا اعلی نقصانات ہیں. یہ ایک ترتیب کے الجھاؤ ایک بڑے یپرچر کے ساتھ ارضی دوربین کو سیٹلائٹ سے تقسیم کیا ہے جہاں میں قابو پایا جا سکتا ہے. 600 کلومیٹر کی اونچائی اور زمین پر 1 میٹر یپرچر دوربین میں 20 سینٹی میٹر کی سیٹلائٹ یپرچر سمجھتے ہوئے، ایک زمین کی سطح پر کم سے کم 80 DB کے نقصان میں ہے کہ ایک بہاو چینل میں نقصان کے بارے میں 75 DB کے توقع کر سکتے ہیں. "زمین سیٹلائٹ" یا "ساتھی سیٹلائٹ" کے نفاذ کے زیادہ پیچیدہ ہیں.

کوانٹم میموری

ایک توسیع پذیر نیٹ ورک کے حصے کے طور teleportation کی مستقبل کے استعمال کوانٹم میموری کے ساتھ اس کے انضمام سے براہ راست متعلق ہے. مؤخر الذکر کارکردگی تبادلوں انٹرفیس "تابکاری معاملہ '، ریکارڈنگ اور پڑھنے، وقت اور ذخیرہ کرنے کی صلاحیت، اعلی رفتار اور محفوظ کرنے کی صلاحیت کی درستگی کے لحاظ سے شاندار ہونا ضروری ہے. سب سے پہلے یہ آپ کو جہاں تک غلطی کی اصلاح کوڈ کا استعمال کرتے ہوئے براہ راست کی منتقلی سے آگے مواصلات کو بڑھانے کے لئے ریپیٹر استعمال کرنے کی اجازت دیتا ہے. ایک اچھا کوانٹم میموری کی ترقی الجھاؤ اور teleportation کے نیٹ ورک مواصلات تقسیم کرنے کی نہ صرف، بلکہ ذخیرہ کردہ معلومات پر کارروائی کرنے سے منسلک کی اجازت دے گا. آخر میں، یہ بین الاقوامی سطح پر تقسیم کے نیٹ ورک میں بدل سکتا کوانٹم کمپیوٹر یا مستقبل کوانٹم انٹرنیٹ کے لئے ایک بنیاد.

امید افزا پیش رفت کے

جوہری ensembles کے روایتی طور پر کیونکہ عالمی سطح پر روشنی کو منتقل کرنے کی ضرورت 100 MS تک ہو سکتا ہے جس میں "ہلکے معاملہ" اور اسٹوریج کے ان millisecond کی ادوار، کے ان موثر تبادلوں کی کشش سمجھا. تاہم، زیادہ اعلی درجے کی پیشرفتوں اب عمدہ سپن پہناوا کوانٹم میموری براہ راست سرکٹ QED کے توسیع پذیر فن تعمیر کے ساتھ ضم جہاں سیمیکمڈکٹر نظام، کی بنیاد پر توقع کی جاتی ہے. یہ میموری صرف ربط وقت سرکٹ QED توسیع نہیں کر سکتے، بلکہ نظری ٹیلی مواصلات اور چپ مائکروویو photons کے interconversion آپٹیکل مائکروویو انٹرفیس فراہم کرنے کے لئے.

اس طرح، کوانٹم انٹرنیٹ کے میدان میں سائنسدانوں کے مستقبل دریافتوں طویل فاصلے نظری مواصلات، کوانٹم معلومات کی پروسیسنگ کے لئے conjugated semiconducting یونٹس کی بنیاد پر کیا جائے کا امکان ہے.