18 november 2017

Yep, het is gelukt: het teleporteren van een deeltje naar een satelliet

Onderzoekers in China hebben een foton over een afstand van 500 kilometer geteleporteerd. De ‘ontvanger’ was een satelliet die vorig jaar is gelanceerd en die vernoemd is naar de Chinese filosoof en wetenschapper Micius (in het Chinees: Mozi), die leefde van circa 470 tot 391 voor Christus.

De satelliet is een zeer gevoelige fotonontvanger die in staat is om de kwantumstaat te meten van fotonen die vanaf de grond omhoog worden gestuurd. Dit is heel belangrijk, omdat het de wetenschap in staat stelt om de technologische bouwstenen te testen van allerlei kwantum-huzarenstukjes, waaronder verstrengeling, cryptografie en teleportatie.

Afgelopen week heeft het team van Micius de eerste resultaten van de experimenten bekend gemaakt. Het team heeft – voor het eerst – een kwantumnetwerk opgezet tussen een grondstation en een satelliet. Nooit eerder is het meten van kwantumverstrengeling over een grotere afstand gelukt! Vervolgens heeft men dit netwerk gebruikt om een object te teleporteren vanaf het oppervlak van de aarde naar een omloopbaan rond de aarde – yep, dat lees je goed.

Teleportatie wordt momenteel in alle kwantumlaboratoria ter wereld bestudeerd. De techniek is gebaseerd op het merkwaardige fenomeen van verstrengeling. Stel dat twee kwantumobjecten, zoals fotonen, op hetzelfde moment ontstaan op hetzelfde punt in de ruimte en feitelijk samen één entiteit vormen – in technische termen zullen ze “door dezelfde golffunctie beschreven worden”.

Het mooie van verstrengeling is dat het “gedeelde bestaan” blijft voortbestaan als de afstand tussen de twee objecten groter wordt. Het maakt niet uit hoe groot deze afstand wordt: het kan om lichtjaren gaan! Maar zelfs dan kan “spookachtige actie op afstand” plaatsvinden – het meten van het ene deeltje beïnvloed direct de kwantumstaat van het andere deeltje, waar deze zich ook bevindt.

In de jaren ’90 zijn wetenschappers gaan realiseren dat deze connectie gebruikt kan worden om kwantuminformatie te verzenden tussen twee punten in het universum. Het idee is dat alle informatie van het ene foton “gedownload” wordt en vervolgens via een verstrengelde verbinding naar een ander foton wordt verzonden. Hierbij zal het tweede foton de identiteit van de eerste gaan aannemen. In alle opzichten is het tweede foton feitelijk de eerste geworden – dát is nou de aard van kwantum-teleportatie.

Teleportatie is de bouwsteen van een heel scala aan technologieën. “Teleportatie over een lange afstand is een fundamenteel element van protocollen zoals grootschalige kwantumnetwerken en distributed quantum computation”, aldus het Chinese team.

In theorie bestaat er geen maximale afstand waarop dit gedaan kan worden. Helaas is verstrengeling een fragiele eigenschap die snel verloren gaat, aangezien de fotonen constant met andere materiedeeltjes zullen interacteren, zowel binnen de dampkring als binnen glasvezelkabels. Dat betekent dat de maximale afstand waarop wetenschappers verstrengeling kunnen meten (of informatie kunnen teleporteren) flink gelimiteerd wordt.

Micius heeft getracht dit probleem te omzeilen, aangezien de satelliet zich bevindt op een hoogte van 500 kilometer. Dat betekent dat fotonen een deel van deze afstand zullen afleggen in een vacuüm. Bovendien heeft men het verzendstation geplaatst op een hoogte van 4000 meter, om zo de hoeveelheid dampkring te minimaliseren. Natuurlijk zullen talloze fotonen alsnog gaan interacteren met materiedeeltjes gedurende hun reis “naar boven”, maar als je maar voldoende fotonen verstuurt zullen er ongetwijfeld een aantal heelhuids arriveren bij Micius – mét de verstrengeling intact!

Om het experiment succesvol te voltooien hebben de Chinezen circa 4000 verstrengelde fotonen per seconde gecreëerd in een laboratorium. Vervolgens heeft men van ieder fotonenpaar één exemplaar naar Micius verzonden, terwijl het andere exemplaar in het lab is achtergebleven. Daarna heeft men de achtergebleven fotonen gemeten om te bevestigen dat kwantumverstrengeling werkelijk heeft plaatsgevonden. Gedurende een periode van 32 dagen heeft men miljoenen fotonen verzonden en 911 keer was het “raak” – men wist een foton met behoud van verstrengeling naar Micius te verzenden om vervolgens de kwantuminformatie van het foton aan de grond te teleporteren naar de satelliet.

Dit indrukwekkende resultaat zal de weg vrijmaken voor ambitieuze nieuwe doelstellingen voor de toekomst – volgens het team is hun onderzoek de eerste stap richting een wereldwijd kwantum-internet! Het laat ook de dominantie van China zien in een vakgebied dat voorheen door het westen werd geleid – de echte Micius zal trots zijn geweest 🙂

Het volledige vak-artikel over het experiment kan hier ingezien worden.

Bron: Technology Review

Reacties

  1. Ik las het daarstraks ook in (op de site van) De Morgen, het “teleporteren” van een “object” (https://www.demorgen.be/wetenschap/merkwaardig-wetenschappers-teleporteren-voor-het-eerst-object-de-ruimte-in-b86141ea/). De doorsnee sterveling die dit leest, denkt bij “object” natuurlijk niet aan een foton, of liever de kwantumstaat van een foton, waarover het eigenlijk gaat, maar over een heus voorwerp. En aan “Beam-me-up-Scotty” (het artikel begint er trouwens zelf over) en soortgelijke SF-toestanden (de zaak wordt “toepasselijk” geïllustreerd met een Stargatepoort). Daar gaan we dus weer. Ik denk dan: noem het toch geen “object”, als je weet dat de meeste mensen dat als een macro-object zullen opvatten en het nieuws dus volledig verkeerd gaan interpreteren. Ik heb er ook even het artikel op nageplozen (heeft men het daar – tegen beter weten in – misschien ook over een “object”?) en deze zin zegt het zowat: “However, quantum teleportation allows faithful transfer of unknown quantum states from one object to another over long distance, without physical travelling of the object itself.” Verder komt het woord “object” in het hele artikel niet voor.
    Is het dan niet geweldig wat men heeft klaargespeeld? Tuurlijk wel, zelfs heel, maar waarom moet dat nodeloos en buitensporig wild worden aangedikt, met dingen die in de verste verte niet het geval zijn? Alsof de waarheid zo weinig kan boeien, dat men er liever een onwaarheid van maakt …

    • Olaf van KootenOlaf van Kooten zegt:

      Het was niet mijn bedoeling om verwarring te zaaien door het woord object te gebruiken, en al zeker niet om het verhaal aan te dikken. Ik heb simpelweg een beetje naief de titel van mijn bronartikel overgenomen, wat inderdaad een beetje slordig was 😉 Volgens mij is het inmiddels aangepast 🙂

      • Het was niet zozeer voor jou bedoeld, Olaf – de meeste van je lezers hier zullen het wel kunnen duiden – als voor (sommige) krantenlui (al is het ook weer niet zeker dat die hier komen lezen, natuurlijk), die niet “een beetje slordig” zijn, maar nogal ontoelaatbaar veel (denk bv. aan de inkleding: ‘Beam me up’, de Stargatefoto, etc., die het onjuiste beeld alleen maar versterkt). Ofwel snappen ze niet waarover ze berichten – maar ze hebben toch wetenschapsredacteuren – ofwel hebben ze weinig scrupules omtrent de manier waarop ze de lieve leescijfers najagen. Dat verkoopt misschien wel, maar sensatiemedia hebben veel weg van fake media …

    • MoniqueMonique zegt:

      Het is misleidend. Waarom het nodig is om zo’n subliem resultaat op die manier onder de aandacht te brengen is helemaal niet nodig.
      De Morgen is toch Belgisch? Monique Suspecting Monique Wink and Smile

      DeMorgen:”Merkwaardig: wetenschappers teleporteren voor het eerst object de ruimte in”.

      Express:”TELEPORTATION CRACKED! Scientists send particle into orbit from lab”.

      Scientias.nl:”Chinezen teleporteren informatie van de aarde naar de ruimte”.

      ILFScience:”A Photon Has Been Sent To Space Using Quantum Teleportation”.

      Astroblogs:”Yep, het is gelukt: het teleporteren van een deeltje naar een satelliet”.

      MIT Technology Review:”First Object Teleported from Earth to Orbit”.

      Welt.de:”China schickt erstmals Daten abhörsicher ins All”

      Nmas1:”Teletransportación más cerca: teleportan primer objeto de la Tierra hacia su órbita”.

      Hipertextual.com:”Investigadores chinos anuncian el teletransporte de un fotón al espacio”.

      Nine for News:”Voor het eerst is een object van de aarde naar de ruimte geteleporteerd. Deze wetenschappers bereiken doorbraak”.

      Hopeless Monique Smiley

      • Ja, Monique, De Morgen is Belgisch. Ik ben dus even niet trots … 🙂 maar het wel roerend met je eens. Vooral titels zoals die van Nine for News (wat ik niet kende) zijn toch ergerlijk. Maar dat blijkt (nu ik het even heb gecheckt) één grote baggersite. Tja, dan verwacht je niet beter.

        • MoniqueMonique zegt:

          Maar HC… ben jij dan van Belgische komaf? Wat grappig, je komt zo Nederlands over Sheepish Monique Smile
          Ach, toch kijk ik regelmatig op Nine for News omdat er ook 25% acceptabele onderwerpen tussen zitten. Soms onderwerpen die op Astroblogs en andere sites ook de revue passeren.

          Mijn favoriete site is Scientias. Een mooie overzichtelijke site die goed in elkaar zit.

          Wat de verschillende titels betreft…ik vind het ergens wel amusant als je de headlines over dit onderwerp wereldwijd met elkaar vergelijkt. De een heeft het over een object, de ander over een foton of deeltje..

          Het is een pittig onderwerp. Ik probeer mij zo voor te stellen dat het lijkt op een vorm van digitale telepathie tussen 2 fotonen.

          • Ja hoor, Monique, echtig-en-techtig, zoals we dat hier zeggen (of kennen jullie dat ook?). Als ik Nederlands overkom, is dat wel fijn: op sommige sites mogen sommige Nederlanders graag hun neus ophalen voor “iets Vlaamsigs” in het Nederlands van een Vlaming, alsof dat per definitie minderwaardig is. Dan klinkt dit leuker. Wat is er trouwens mis met wat variatie?

            Die ene blik op Nine for News wekte de indruk dat het één grote ramp was, maar wellicht heb je gelijk dat er ook nog wel een kwart doenbare dingen de revue passeren, en heb ik dat zo gauwgauw niet kunnen zien. Wel, beter zo dan helemaal niets, maar veel is het niet. Nee, dan Scientias! Die vind ik ook prima.

            Digitale telepathie? Mooi beeld. Denk ik, tenminste, want het fenomeen tart zo’n beetje alle verbeelding, dat ik niet kan zeggen of dit nu beter is of meer verheldert dan iets anders. Pittig onderwerp, dat zei je heel terecht! 🙂

  2. Zwoeger zegt:

    Er is helemaal niets geteleporteerd, zelfs geen informatie. Dat is mij wel duidelijk geworden na het lezen van de reacties hier: https://tweakers.net/nieuws/127065/chinezen-quantumteleporteren-fotonen-naar-satelliet.html#reacties . In het bijzonder die van Nick Thissen. wat vast is gesteld is dat verstrengeling ook werkt op 500 km. Theoretisch zelfs op oneindige afstand. Waar het wel bruikbaar voor is, is encryptie zover ik begrijp uit die reacties.

    B.v. : “Er worden nu twee dingen aangehaald. Enerzijds de quantumstaat van beide deeltjes en anderzijds het overbrengen van informatie.

    Als het ene deeltje op Aarde uitgelezen wordt, zal de staat vast komen te staan. Door de verstrengeling zal het andere deeltje ook in deze staat komen te staan. Dit verschijnsel gebeurd inderdaad instantaan. De manier waarop dit fenomeen werkt is onbekend.

    Het daadwerkelijk overbrengen van informatie kan via deze wijze niet. Immers je kan geen bericht versturen door middel van dit fenomeen. Als het deeltje op Aarde nog niet is uitgelezen, kan het 1,0 of beiden zijn. Pas als het is uitgelezen, krijgt het een staat en op dat moment zal het deeltje in de satelliet ook die staat krijgen. Jouw bericht zal dus, als je het uit een reeks van deeltjes laat bestaan, volledig willekeurig zijn. Het zal wel volledig willekeurig aan beide kanten instantaan zijn.

    Door dit laatste effect zou het wel als encryptiereeks gebruikt kunnen worden. Immers is deze reeks aan beide kanten gelijk, terwijl de reeks nooit echt via een medium (stroom, radiogolven etc.) verstuurd is. Hierdoor kan de sleutel nooit onderschept worden.”

    • EnceladusEnceladus zegt:

      Maar als het direct gebeurt, hebben we hiermee dan niet een communicatiemogelijkheid die sneller dan het licht is?
      M.a.w. als je een ontvanger bij Pluto zou hebben en je verzendt hier een bericht op basis van deze techniek, dan komt het bericht daar toch direct aan in plaats van na vele uren?

      groet,
      Gert (Enceladus)

  3. Heel interessante, maar zware link van Zwoeger. Alleen, met die Many Worlds-interpretatie (tegenhanger van de Kopenhaagse interpretatie van de kwantummechanica, van Bohr en Heisenberg) die door Nick Thissen wordt opgeworpen (en die ook nog helemaal niet bewezen is) heb ik het zo niet. Ze zou impliceren dat er een oneindig aantal mogelijke werelden zou zijn en dus verklaren waarom onze wereld is zoals hij is: gewoon omdat het één van de mogelijkheden is en wij nou net daarin leven. Dat lijkt me zoveel als: geen verklaring. Als alles kan, moet je niet meer uitleggen waarom het ene wel en het andere niet zou kunnen. End of story, lees: end of science. Bovendien brengt ze een aantal heel ongemakkelijke gedachten mee. Als het aantal mogelijke werelden oneindig is, is er vast wel een wereld waarin ik boekhouder ben, of schaapherder, legioensoldaat, advocaat, kasseilegger, strontraper, biseksueel, vrouw, een 2de Nero of de echte, Caligula, Alexander, Hitler … En voor wie het begrip oneindig een beetje begrijpt: niet één zo’n wereld, maar oneindig veel. Kortom, ik ben louter toevallig o.m. geen (2de) Hitler omdat ik in deze en geen andere wereld leef, maar daar heb ik dus geen enkele (lees: geen enkele) verdienste aan. Dat vind ik niet echt een vrolijke gedachte. Uiteraard is dat geen “weerlegging” van Many Worlds: wat is of niet is, blijkt namelijk niet af te hangen van mijn desgevallende stemming ter zake. Unfortunately! :=)
    PS Gerard ’t Hooft is er ook geen fan van (en die kent er oneindig veel meer van dan ik), maar dat is dan weer een gezagsargument …

    • EnceladusEnceladus zegt:

      Ho ho, je veegt de vrije wil nu wel erg makkelijk aan de kant. Zelfs als de Many worlds-interpretatie waar is, heb je nog wel zelf je keuzes gemaakt. Het betekent alleen dat er zich ieder moment, bij elke keuze universa afsplitsen. Dus ergens is er ook een variant van jou die met iemand anders is getrouwd, juist niet is getrouwd, 100 jaar wordt, of allang dood is. Aangezien je echter op geen enkele manier in contact kunt komen met die (fictieve?) parallelle werelden, is de enige wereld die ertoe doet deze.

      groet,
      Gert (Enceladus)

      • Nee hoor, Gert, want mijn wereld is niet fundamenteler of echter dan al die andere. De wereld waarin ik keuze A maak, is compleet gelijkwaardig aan die waarin ik keuze B maak. Terwijl ik ervan uitga dat ik volkomen vrij voor A kies, denkt mijn alter ego exact hetzelfde bij zijn keuze B. Wie van beide is er meer ‘ik’ dan de ‘ik’ net voor die keuze? Wie van beide heeft eigenlijke de keuze bepaald? Want als ik A kies, kiest hij B. En als hij B kiest, kies ik A. So much voor de vrije keuze, want zijn keuze hangt af van de mijne en mijn keuze hangt af van de zijne. Dat is echt wel verstrengeling. En dat wereld A voor mij de enige is “die ertoe doet” verandert daar weinig aan: voor hem is wereld B de enige “die ertoe doet” en dat is precies evenveel waard. Contact is daarbij irrelevant: het is niet omdat het niet kan dat die andere werelden minder reëel zouden zijn dan de mijne of dat ze mijn (enkel schijnbare) “vrije” keuze niet beïnvloeden. Ik kan niet anders dan die keuze maken, omdat dat de enige mogelijkheid is die mij rest. Het is niet zo dat ik eerst mag, en dat al mijn alter ego’s het moeten stellen met de rest. Zij zijn net zo eerst en reëel als ik. Om dezelfde reden heeft onze wereld precies die eigenschappen die hij heeft: alle andere mogelijke werelden met alle ook maar enigszins afwijkende eigenschappen zijn er immers ook, en die zijn allemaal even reëel en onze alter ego’s zullen precies hetzelfde denken en zeggen over hun wereld in vergelijking met de onze en alle andere werelden “die er voor hen niet toe doen”.
        Niet dat ik daar vrolijk van word (zei ik al), en ik ben al blij dat jij kennelijk (cf. “Zelfs als (ze) waar is …”) ook wat reserve toont m.b.t. de Many Worlds-interpretatie. Hoe meer hoe liever. Helaas wordt de aard van de werkelijkheid niet bepaald door wat we liever hebben …

  4. MoniqueMonique zegt:

    @HC.Van echtig-en-techtig heb ik nog nooit gehoord (die ga ik onthouden). Niks mis mee dat je een Vlaming bent HC.
    Misschien heb ik er zelfs wel een zwak voor (haha) Purring cat Monique

  5. O tof! 🙂 (En als ik nu eens wist hoe dat werkt met die emoticons…)

    • MoniqueMonique zegt:

      HC, op deze site zie je wat voorbeelden van emoticons:
      https://websitebuilders.com/tools/html-codes/emoticons/

      Zodra je &# en het nummer aan elkaar zet dan ontstaat de emoticon… als het goed is.
      (test) Laptop Computer on EmojiOne 3.1
      🙌Person raising both hands
      &# 128588;
      💨Dashing Away
      &# 128168;
      😉Winking Face
      &# 128521;
      🍗Poultry Leg
      &# 127831;
      🍟French Fries
      &# 127839;
      💗Red Heart
      &# 128151;
      🍦Soft Ice Cream
      &# 127846;
      🍌Banaan
      &# 127820;
      🎈Ballon
      &# 127880;
      💪Flexed Biceps
      &# 128170;
      🍴Fork and Knife
      &# 127860;
      🍏Green Apple
      &# 127823;
      📐Triangular Ruler
      &# 128208;

  6. Oké, proberen we uit 😉

  7. MoniqueMonique zegt:

    Is dit soms het verschil tussen HC en Gerts interpretatie ?

    In Gerts geval lijken het vertakkingen (net als van een plant).
    Een der vertakkingen blijkt jouw realiteit die door jouw keuze gemaakt is.
    De rest draait op de achtergrond mee (fictieve? parallelle splitsing) En de verstrengeling?

    Bij HC’s uitleg zijn de stekkies van de moederplant uitgepoot en leiden een identiek leven hetgeen ze niet van elkaar weten. Voor stek A is de wereld waarin hij groeit de enige “die ertoe doet”, voor stek B is de wereld waarin hij leeft
    “die ertoe doet”. Maar dan nog de verstrengeling.

    Citaat:”Want als ik A kies, kiest hij B. En als hij B kiest, kies ik A. So much voor de vrije keuze, want zijn keuze hangt af van de mijne en mijn keuze hangt af van de zijne.”

  8. Ik denk het wel. Zoals ik Gert begrijp zijn voor hem al die andere werelden (die er dus “niet toe doen”) in zekere zin ondergeschikt aan of minder van tel dan mijn wereld, waarbij mijn keuze “vrij” is, en de keuze van al mijn alter ego’s afhankelijk van mijn keuze en dus niet vrij. Maar elk van mijn andere ikken heeft perfect dezelfde ervaring en inschatting. Waarom zou ik iets extra’s hebben en zij niet? Zij zijn dus net zo min ondergeschikt aan mij als ik aan hen, we zijn allemaal gelijk(waardig). Dat legt aardig wat beperkingen op aan mijn “vrije” keuze. Hoe vrij ben ik, als de keuze die ik maak de enig mogelijke is in wereld A, omdat alle andere keuzes “op” zijn (bij al de andere werelden horen)? En voor mijn ik in B (enz.) geldt mutatis mutandis precies hetzelfde. Nee, ik vind dit helemaal geen prettig idee, van mij mag die Many Worlds-interpretatie gerust op de schopt.(Maar ik heb het niet voor het zeggen, natuurlijk…)

Laat wat van je horen

*