Кванты вокруг нас: телепортация



    Телепортация — явление, берущее свое начало из книг и фильмов в жанре научной фантастики. Сегодня, благодаря квантовой запутанности, мы можем воссоздать это явление в лабораторных условиях. Пока что мы не знаем, как телепортировать физические объекты, но уже умеем телепортировать информацию, кодируя её с помощью квантовых частиц. Это позволяет передавать данные не опасаясь того, что они могут попасть не в те руки.

    Младший доцент Андреа Морелло является научным сотрудником и преподавателем на факультете электротехники и телекоммуникаций в Университете Нового Южного Уэльса в Сиднее. В 2013 году он получил награду Малкольма Макинтоша в номинации «Физик года». Эта награда вручается премьер-министром Австралии за вклад в науку. Подписывайтесь, чтобы узнать больше об удивительном предмете квантовой механики.


    Оригинал видео


    P.S. Как всегда вы можете предложить интересные видео на перевод в комментариях.
    Vert Dider
    Студия переводов и озвучивания
    Реклама
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее

    Комментарии 61

      0
      Наконец я понял что такое спины ^_^
      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
          +1
          Это упрощение, причем весьма сильное. Так что если действительно хотите понять, без спец. литературы никуда.
            0
            Если вы думаете, что понимаете квантовую механику, значит, вы её не понимаете
            Ричард Фейнман
            –1
            Странно звучит утверждение, что квантовая связь безопасна… Недавно читал где-то, что ученным удалось запутать три частицы между собой, что как бы намекает на теоретическую возможность подслушать передачу, просто добавив третью частицу в канал связи в момент его создания.
              –2
              Для тех кто минусует, прошу обосновать четко, почему это невозможно и желательно с теоретически подтверждением.
              Уточню, что я ничего не говорил про вклинивание в уже существующий канал связи, тут пока еще неизвестно, реально такое или нет.
              И да, для сторонников защиты терминологии… Плохая привычка у меня писать «теоретически», в то время как следует писать «гипотетически»… Тут уж действительно не прав
                +1
                Так запутать-то сколько угодно можно (почти), но если изначально было запутано две частицы, «припутать» к ним третью не получится. Не понял я ваших опасений.
                  0
                  Я оспариваю именно момент невозможности присобачить еще одну… Одно время именно на такое ограничение возлагали часть безопасности… Если канал связи имеет возможность подключить очередного слушателя различными хитрыми способами (это гипотетически уже кажется возможным), то его уже нельзя назвать абсолютно безопасным.
                  Если бы придумали способ физическими законами ограничить кол-во запутанных частиц в канале связи, это было бы просто идеальным способом от прослушивания.
                  Осталась бы проблема только одна, подтвердить личность приемной стороны.
                    0
                    Но тем не менее, чтобы присобачить, надо иметь хотя бы одну частицу на руках (а может и обе). Не так ли?
                      0
                      Возможно и так. Скорее нужна будет одна, но это логично, ведь запутывать то надо. Я говорю именно о том, что вообще возможно ее создать. Как ее создавать потом будут вместе с другими (не надо исключать, что сам производитель добавит такую «дырку»), это уже взломщики придумают.
                    0
                    Под хитрыми способами так же имеется ввиду способ пересоздания канала связи с добавлением дополнительной частицы.
                    Наверняка в первых прототипах стабильность связи будет желать лучшего и значит потребуется поддержание соединения и создания его заново. В момент (пере)создания можно вклиниться и все, прослушка готова.
                      0
                      Ну при доставке частиц к терминалам и раньше ничего не мешало подменить пару на тройку. Или сразу запутать три и положить одну в себе карман.
                        0
                        Ну такой способ можно сделать, но придется еще перехватить канал связи для передачи ключа. А ведь их может быть сотни тысяч. Во то время как можно подключить левую частицу…
                        Ну да, вот именно по третью в карман и говорю… Смущает такая безопасность меня
                0
                Связыванием электронов занимаются Алиса с Бобом, Ева не имеет доступа к набору связанных электронов.

                Случайно не туда ответил, я писал ответ SystemXFiles на сообщение о том, что можно создать 3 запутанные частицы.
                  0
                  В больше части полагаются тут еще на то, что нельзя впутать третьего человека, который сможет понять, что передают по квантовому каналу связи. А недавно выяснили, что это реально, а значит один канал связи может быть не между двумя электронами, а уже тремя (больше не знаю, но интуитивно кажется, что можно и больше).
                  Значит Ева способна получит свой электрон, с помощью которого будет слушать, что передают. При достаточном кол-ве данных способна даже восстановить информацию без ключа (ибо в такой связки для верного чтения надо знать четность и значение спина одного из других участников сеанса связи), который был передан классическим путем.
                  Т.е. при таком раскладе, можно запросто поставить под вопрос невозможность вклиниться в канал связи, для чтения. Только нужна будет аккуратность, а при нестабильности такой связи, можно разрыв канала списать на случай, как в то время кто-то впутал третий электрон и слушает.
                    0
                    Даже если возможно создать 3 запутанных частицы, для того, чтобы одна из них попала Еве, Алиса с Бобом должны поделиться этой частицей с Евой.
                      0
                      Хитрость никто не отменял
                        0
                        Терморектальный криптоанализ — тоже. Но какое это имеет отношение к безапасности средства передачи информации?
                          0
                          Повторюсь. Одним из аспектов безопасности было утверждение, что третье лицо физически вклиниться в поток передачи не может. Что в итоге? Можно. А расшифровка накопленной информации лишь дело времени.
                            0
                            Пруфы будут?
                              0
                              Не знаю, можно ли доверять данному источнику (читал на другом сайте по этой теме), но это первое, что я нашел по запросу "квантовая запутанность трех частиц"
                                0
                                Поправка. Вклиниться, т.е. иметь возможность свою отдельную частицу. Если это так, то возможно добавления некого бэкдора, для создания левого канала связи с целью прослушивания его
                                  0
                                  Источник запутанных частиц-то один. Надо под каким-то предлогом получить третью запутанную частицу от Алисы или от Боба, изготовить её самостоятельно нельзя. С тем же успехом, Алиса и Боб могут сами поделиться конфиденциальной информацией.
                                    0
                                    Мы видимо обсуждаем немного так сказать разные взгляды. Вы рассматриваете идеальную систему, которая защищена от любого косяка и без всяких встроенных от производителя к примеру дыр.
                                    Я смотрю как на дыряваю систему, которая способна создать по требованию извне еще одну частицу. Т.е. в принципе способна при создании добавить еще частицу и отправить левой стороне. Это возможность уже ставит под сомнение идеальную безопасность передачи именно по квантовому каналу
                    +1
                    Вот по поводу фразы «не опасаясь того, что они могут попасть не в те руки» — они очень сильно погорячились. Технология новая, и в будущем, вполне возможно над этим их изречением будут смеяться школьники шестого класса.
                    Про радио тоже однажды нечто подобное заявляли: habrahabr.ru/post/236287/
                      0
                      Вот и я о том же выше писал… Но видимо есть несогласные с этим…
                      Жаль, что люди утверждают наверняка, не задумываясь о том, что многого, слишком многого мы не знаем о квантовом мире и природе в целом.
                      +2
                      Суммарно:
                      1) Никакой телепортации всё-таки нет. Не раскатывайте губы.
                      2) Типичная криптография, первоначальная пара электронов заменяет shared secret.
                        0
                        Как это нет? А что такое телепортация, если не точная передача состояния?
                          0
                          Телепортация — передача вещества, а не состояния.
                            0
                            А что такое вещество, если не состояние квантовых полей?
                              +2
                              Ok. You win this time.

                              А душа что такое?
                                +1
                                А что такое сепульки?
                                  0
                                  Psychosynthesis говорит о том, что, по факту, это передача информации на расстояние, а не телепортация. Если души не существует (или она, как верили греки, скрывается где-то в печени), то скопированный объект != изначальному объекту.

                                  И да, сам Лем не знает, что такое сепульки.
                                    0
                                    Давайте по порядку.

                                    Я начал с вопроса о том, что такое телепортация, если это что-то отличное от передачи информации. Как я понял, вы предлагаете вернуться обратно. Я не против, предложите тогда какое-нибудь рабочее определение телепортации, иначе разговор будет пустым.

                                    Утверждение про душу я вообще не понял.

                                    Копировать объекты нельзя — можно только перемещать (теорема о запрете клонирования, хотя такое простое утверждение теоремой называть странно). Поэтому ваше утверждение про неравенство объектов я тоже не понял. Если я возьму стакан и сдвину его на 10 сантиметров вправо — это будет тот же объект или другой?

                                    Сепульки я вспомнил не просто так. Обычно все рассуждения на такие темы уходят в самореферентные циклы и поэтому бессмысленны.
                                      0
                                      Корабль Тесея пришёл в порт приписки :-)
                        0
                        Что то ни чего не понял…
                        1 Для передачи одного бита информации надо передать один бит ключа.
                        2 После чтения бита ключа, бит ключа нельзя использовать
                        3 Ключ надо передавать через защищенный канал
                        Так где тут безопасный канал?
                          0
                          Сам канал невозможно перехватить, соответственно даже если вы перехватите ключ, он вам ничего не даст. Расшифровать сможет только получатель.
                            0
                            Если канал не возможно перехватить зачем тогда в нем шифровать?
                            0
                            Предположение 1)
                            Используем XOR как доказано надёжный шифр.

                            Предположение 2)
                            Для достаточной длины ключа надо использовать нужное количество электронных пар.

                            Предположение 3)
                            Ключ мы доставили инкассаторами, предположительно безопасно.

                            Предположение 4)
                            По традиционному каналу (на видео — это dial-up), мы передаём кодированный текст. Канал небезопасен, передача зашифрована XOR.

                            Предположение 5)
                            Хер кто теперь перехват dial-up передачи сможет расшифровать.

                            Только и всего.

                            Так что отвечаю на ваш вопрос: безопасный канал — это передача ключа (половина спутанных электронов) инкассатором.
                              0
                              А что мешает передать инкассатором XOR последовательность? И не пудрить мозги электрофонами?
                                0
                                Абсолютно верно.
                                Именно надёжными инкассаторами и передаётся XOR-ключ.
                                (Передача открытого текста инкассаторами вне компетенции криптографии и криптологии).
                                  0
                                  Вы сами то понимаете? Надежность квантового канала обеспечивается только надежностью инкассаторов. Классический Диффи Хеллман будет надежнее и не потребуется привлечения дополнительного канала. На видео — бред.
                                    0
                                    И что?
                                    В контексте статьи я обсуждаю симметричное шифрование, а не асимметричное.

                                    На видео не бред, а вполне популярное пояснение некоторых свойств квантовой механики.
                                    Морелло никогда не имел намерения изобрести криптографию. Он просто поясняет спутанность на любопытном примере.

                                    А вот что понимаете вы?
                                      0
                                      Вот значит и надо было остановится на спутанности, а не приплетать телефонный звонок Алисы Бобу. Зачем было лезть в криптографию?
                                      К слову о шифровании. Суть симметричного шифрования: Алиса и Боб рядом друг с другом, и непосредственно договариваются о том, какой ключ они исопльзуют. После этого они расходятся в разные стороны, и начинают обмениваться информацией. Если ключ надо передавать по каналам связи — то это уже не симметричное шифрование. А чтобы обеспечить безопасную передачу ключа как на видео — нужно воспользоваться асимметричным шифрованием. И зачем тогда вообще нужно в этом случае симметричное шифрование?
                                      А вот что понимаете вы?
                                      А из видео я вынес то, что телепортация невозможна, т.к. нужно все равно передать ту же информацию традиционным способом.
                              0
                              Нет там безопасного канала. По крайней мере в том виде, в котором его представляет человек с видео.
                              –1
                              Физик узнал про алгоритм Диффи Хеллмана
                                0
                                Результат они передали через канал связи, а каким образом изначально передали противоположно направленные электроны, непонятно
                                  0
                                  Для передачи одного бита информации надо передать один бит ключа.
                                  0
                                  Задумался, можно ли поэкспериментировать с квантовым запутыванием в домашних условиях.

                                  Тут пишут, что оборудование будет стоит десятки тысяч долларов www.quora.com/How-can-I-quantum-entangle-two-objects-in-my-home-garage. В то же время, эксперимент дифракции с двумя щелями можно реализовать с помощью лазерной указки.
                                    0
                                    То есть спины это как бы 2 возможных варианта состояния электрона. Причём оба изначально находятся в противоположных состояниях. Заменим электрон маленьким листочком на котором будет единица и второй электрон листочком с нулём. пошлём один бобу а один Алисе. По пути к бобу листочки тырят и смотрят их спин, записывают и пересылают дальше бобу. Алиса говорит совпало или нет и для злоумышленников ничего не стоит расшифровать.
                                    Другое дело что надо следить за большим количеством каналов связи — но это можно осуществить и без всяких электронов… Да и что мешает самой Алисе с начало посмотреть спин, а потом потом выяснять чётность электронов?
                                    «если вот эти два электрона противонаправлены друг другу это значит что вот этот вот электрон у боба стал точно таким же как у алисы...»
                                    во первых не стал, ибо он изначально таким и был.
                                    Во вторых: «и это мгновенно...» "… электрон содержит информацию которая была у алисы..." — никакой информации электрон не получал и не отдовал. Единственная информация которую мы можем получить это направление оси вращения — которое заметте изначально было случайным.
                                    А вот получение бита информации с использованием знания об оси вращения одного из электроном — это уже действительно получение информации, НО! эта информация она не возникает, не исчезает и уж тем более не передаётся. Передаются знания необходимые для того чтобы узнать какой электрон у Алисы путём умозаключения о текущих состояниях имеющихся данных.
                                    Более простой пример: зашифрованый фаил. Когда вам скидывают зашифрованный фаил по почте — и вы не знаете его ключ. Его содержание не измениться от того что на другом конце провода расшифруют полностью противоположный вашему фаил. Конкретно вашему фаилу будет до фонаря что и где расшифровали. Затем вам по телефону скажут ключ от вашего фаила. Вы его откроете. Где здесь телепортация?
                                      0
                                      Проблема в том, что вы сейчас построили неправильную модель и ее же опровергли.

                                      Во-первых, электрон не изначально таким был, а стал таким при измерении. До измерения он был в суперпозиции.
                                      Во-вторых, если кто-то в середине начнет измерять электроны, то концы это тут же заметят — у них начнут выполняться неравенства Белла.

                                      Телепортация здесь вообще не при чем. Речь идет о криптографическом протоколе.
                                        0
                                        Ну вот еще один.

                                        >оси вращения
                                        Нет никакой оси вращения.

                                        >смотрят их спин
                                        Посмотрели — сломали запутанность. Эта пара становится сразу бесполезной для телепортации. Эти электроны теперь каждый сам по себе.

                                        >изначально находятся в противоположных состояниях
                                        ну они находятся в них до тех пор, пока сохраняется запутанность

                                        >потом выяснять чётность электронов
                                        так и так известно, что спины противоположны

                                        >листочки, зашифрованный фаил
                                        Вам же сказали, квантовая механика не имеет аналогов в макромире. Если бы это работало с листочками, посылали бы листочки, и не парили себе и Вам мозг квантовой механикой.
                                          0
                                          to kosmos89:
                                          >" Эти электроны теперь каждый сам по себе." — а до этого как было? что собственно говоря изменилось? Электроны как были противоположны друг другу так и остались.

                                          > «ну они находятся в них до тех пор, пока сохраняется запутанность» — тоесть мы посмотрели состояние одного из электронов и он уже распутался? Квантовая запутанность — «при котором квантовые состояния двух или большего числа объектов оказываются взаимозависимыми...(википедия)» подразумевает собой возможность изменения состояния одного электрона в зависимости от изменения другого. Но на деле «запутанность» исчезает уже на первом этапе когда мы 2 электрона разделяем для отправки. Как только мы их разделили изменение одного электрона уже никак не влияет на другой электрон.

                                          >потом выяснять чётность электронов
                                          Я имел в виду для самой Алисы. В ролике сказали что такая передача уничтожает информацию и у алисы тоже, но ведь если с начало измерить а потом смотреть чётность электронов — то информация о изначальном состоянии электрона у Алисы останется записанной.

                                          to DmitriyN:
                                          > «До измерения он был в суперпозиции.» то что вы называете супер позицией есть невозможность точно сказать в какой именно позиции находиться та или иная вещь. Но это не отменяет какого-то конкретного состояния объекта. Более того даже если предположить что измерение объекта создаёт Коллапс волновой функции — которая якобы устанавливает то самое конкретное значение — она это делает и с прошлым объекта. т.е. присваивая объекту определённое состояние на протяжении всего времени в том числе и до измерения. Таким образом получается что объект таки имел конкретное состояние до измерения.
                                          Что в принце не не важно: так как не зависимо от того был ли коллапс волновой функции, или объект сразу имел определённое состояние — в любом случае это самое состояние будет постоянным, противоположным «связанным» с ним электроном и «не измерение» этого связанного с ним электрона ни как не дают ему супер способность становиться таким как ему захочется. Так же как и само измерение. Его конкретное состояние будет именно таким каким оно бы «стало» если бы мы его измерили. Хотя это конечно бред сивой кобылы ибо прошлое это прошлое и оно уже прошло. Объект не становится конкретным в момент его измерения. Он то как раз каким был таким и остался. А вот информация который мы владеем — становиться. Ранее мы не знали в каком он был состоянии. Просто мы его не знали и для представления себе его состояния записали все возможные его состояния(0 и 1) с 50% вероятностью. А когда мы его измерили, мы меняем это представление на конкретное (например 0). Но к самому объекту это в прицепе не относится и уж тем более не относится к его паре.

                                          > «у них начнут выполняться неравенства Белла.» Если мы просто посмотрим состояние электрона мы же его не изменим? тогда почему и них вдруг должны начать выполнятся какие-то там неравенства? Ни боб ни Алиса ризницы не должны заметить, ведь электроны приходят в тех же состояниях в каких и были. Были они им не известны и противоположны друг другу — они так и остались Алисе и Бобу по прежнему не известны и противоположны друг другу.
                                            0
                                            Давайте-ка я предположу, что вы искренне заблуждаетесь, хотя это больше похоже на воинствующее невежество, и попытаюсь объяснить, в чем дело.

                                            Все дело в том, что утверждение о том, что предположение
                                            Но это не отменяет какого-то конкретного состояния объекта.

                                            некорректно.

                                            Просто вы не понимаете, чем квантовая информация отличается от классической. А отличие вот в чем. Состояние можно описывать эквивалентно в разных базисах. И измерять тоже можно в разных базисах. Для элементарного спина эти базисы могут быть проекциями на разные оси. Например, вы можете приготовить собственное состояние вдоль оси z, а измерить вдоль оси x.

                                            Теперь, представим, что у нас есть два максимально запутанных электрона с нулевой четностью, то есть состояние вида |ud>+|du>. На какую бы ось вы не проецировали состояния при измерении, результаты измерений для этих двух электронов будут противоположными до тех пор, пока оба состояния измеряются вдоль одной оси.

                                            Теперь, представьте, что вы измерили в z-базисе и получили конкретное значение. А второй захотели измерить, например, в x-базисе. Результат измерения второго будет абсолютно нескоррелирован с результатом первого. Если вы добавите еще один какой-нибудь базис, то сможете получить простой случай неравенств Белла, о которых я говорил, и которые выполняются в классическом случае (когда состояние определено с самого начала) и не выполняются в квантовом случае (когда состояние определяется при измерении).

                                            Давайте теперь построим простейший квантовый криптографический протокол. Предположим, что Боб случайно выбирает одну из двух осей — z или x и производит измерение на своей половине максимально запутанной пары с нулевой четностью и пересылает направление оси Алисе. После чего она тоже производит измерение вдоль этой оси и получает результат, противоположный результату Боба. К сожалению, если Ева перехватит электрон Алисы при его передаче, она ничего не сможет сделать, так как не знает направления, вдоль которого его необходимо измерять. Если она попытается угадать и проведет измерение в произвольном направлении, то электроны распутаются, после чего результат измерения Алисы и Боба перестанут коррелировать, что будет тут же замечено из-за возникших ошибок при расшифровке.
                                              0
                                              > "… Если она попытается угадать и проведет измерение в произвольном направлении, то электроны распутаются..." really?

                                              > "… Ева… не знает направления, вдоль которого его необходимо измерять...«а Алиса прям вот вот взяла и угадала да…

                                              во первых: я же писал что придётся прослушивать больше каналов связи чем только перехват электрона. Нужно ещё и прослушивать что именно Боб передаёт Алисе. Только для того чтобы шифровать информацию по нескольким каналам не обязательно использовать электроны в принципе. Можно использовать например телефон, интернет и голубей.
                                              во вторых: как конкретно произойдёт распутывание? электрон поменяет спин? или перевернётся? тоже самое можно реализовать с обычными монетками и коробкой с надписью „не кантовать“. Если кто-то перехватит посылку коробочка встряхнётся и монетки перевернутся.Других причин возможного „распутывания“ не вижу.
                                              0
                                              Сергей, гляньте www.edx.org/course/quantum-mechanics-uc-berkeleyx-cs-191x в перерывах между учебой. Может поймете.
                                                0
                                                Спасибо за ссылку. Обожаю не русскую литературу — где помимо русских «непонятностей» появляются ещё и английские… Мало того, мне ещё предлагают непонятно зачем зарегистрироваться и записаться на непонятные курсы. Если уж даёте ссылку лучше давайте ссылку на информацию, а не на курсы которые ещё не известно дадут ли мне эту самую информацию. Почему нельзя просто описать то чему пытаются обучить — обязательно какие то курсы? Какие то сертификаты… Мне знания нужны а не мишура… Спасибо.
                                                  0
                                                  Вы хотите, чтобы я одним комментарием это все описал?! Если я не ошибаюсь, у меня в университете половина учебника была про квантовую механику. А страниц в нем было не меньше 500.
                                                  У Вас есть отличный источник — Интернет. Там про это немерено материала. Выбирайте в какой удобно форме и на каком удобно языке. Я за Вас, может, поищу, только если Вы мне за это заплатите ;)
                                                    0
                                                    > «Вы хотите, чтобы я одним комментарием это все описал?!...» "… Вы мне за это заплатите ;) "
                                                    Вот и курсы на которые вы скинули ссылку предлагают примерно тоже что и вы.

                                                    > «отличный источник»
                                                    отличным источником было бы сказать название учебника, автора и год.
                                                    А дальше я заткнусь на достаточно долгое время чтобы забыть об этом посте. Если конечно в учебнике будет ответов больше чем вопросов.

                                                    > «Вы хотите, чтобы я одним комментарием это все описал?!»
                                                    Нет. Я хочу мир во всём мире и чтобы никто никому не пудрил мозги.
                                                      0
                                                      >Вот и курсы на которые вы скинули ссылку предлагают примерно тоже что и вы.
                                                      Курсы там бесплатные.

                                                      Сергей, признайтесь, Вы тролль? Потому что если нет, у меня для Вас плохие новости…
                                                        0
                                                        Я не троль. И честно сказать я не смотрел есть ли там расценки. Я ж написал что английский мне непонятный язык. В кратце я разобрал слова курс и регистрация — которые мне нафиг не нужны. Как я уже написал я ищу информацию а не спам на свой почтовый ящик. Да и вообще я слишком часто встречаю нечто такое: «платное ненужно — предлагаем вам сейчас бесплатно»…

                                        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                        Самое читаемое