Dansk forsker teleporterer med en killing
Nu kan forskerne bruge en særlig lysstråle kaldet en Schrödingers killing til teleportation. Metoden kan på sigt føre til kvantecomputere og til kommunikation, der er sikret mod aflytning.

I tre år arbejdede eliteforsker Jonas Neergaard-Nielsen med kvanteoptik i Japan. Nu er han postdoc på DTU. (Foto: Kazuhiro Hayasaka)

Hvis man har læst om kvantefysik, er man sikkert også stødt på Schrödingers kat. Dette forunderlige dyr er både levende og dødt på samme tid, lige indtil man kigger efter.

Sådan er kvantemekanikkens love nemlig indrettet. Objekter kan være i to forskellige tilstande samtidig. Først når man foretager en måling og derved forstyrrer systemet, vælger det side - katten afsløres som værende enten død eller levende.

Schrödingers kat er blot er tankeeksperiment, der er designet til at sætte fokus på de mystiske og kontraintuitive konsekvenser af kvantemekanikken. Jonas Neergaard-Nielsen, der er postdoc på institut for fysik på Danmarks Tekniske Universitet, har da heller ikke eksperimenteret med en kat, men i stedet med Schrödingers killing.

Killingerne er lysbølger

Ingen dyr kom dog til skade under forsøget, der blev foretaget på Japans nationale institut for informations- og kommunikationsteknologi (NICT) i Tokyo. I stedet for katte brugte forskerne nemlig lysstråler. Forsøget er netop blevet beskrevet i det videnskabelige tidsskrift Nature Photonics.

»Vi starter med at sammensmelte to lysbølger, der er ude af fase med hinanden. Så har vi en bølge, der svinger op-ned-op-ned, som er overlejret en bølge, der svinger ned-op-ned-op,« fortæller Jonas Neergaard-Nielsen.

Der bliver endnu ikke teleporteret genstande, som det ses i Star Trek. (Foto: Jonas Neergaard-Nielsen)

Sådan en lysstråle kalder fysikerne for Schrödingers killing - en lille Schrödingers kat. Den kan siges at befinde sig i grænseområdet mellem mikroskopiske og makroskopiske objekter.

Teleportation af informationer

Forsøget i Tokyo gik langt videre, for forskerne ville finde ud af, om sådan en killing kan bruges til teleportation. Det kan den.

»Vi tager en killing og splitter den ad, og så bruger vi den ene af de to dele til at måle på en input-lysstråle, som vi gerne vil teleportere. Og så gør vi det.«

Det kræver vist lidt forklaring, som Jonas Neergaard-Nielsen også gerne forsøger at give.

»Vi tager en lysstråle og sender den gennem et halvgennemsigtigt spejl. Så deler den sig i to, og de to stråler er sammenfiltrede. Det er et fællesskab mellem dem - de er i samme tilstand. Det betyder, at hvis du gør noget ved den ene, vil du med det samme indvirke på, hvordan den anden opfører sig.«

Opdagelsen gør det muligt på længere sigt at konstruere en optisk kvantecomputer, der kan foretage visse former for beregninger langt hurtigere end de eksisterende computere. (Foto: Jonas Neergaard-Nielsen)

»Ved hjælp af dette kvantemekaniske fænomen, der kaldes entanglement - sammenfiltring - kan vi overføre information fra ét sted til et andet med kvanteteleportation.«

Det lyder meget eksotisk og science fiction-agtigt, at forskerne sådan hygger sig med at teleportere fra den ene ende af laboratoriet til den anden, men Jonas Neergaard-Nielsen skynder sig at sige, at der altså ikke er tale om den slags teleportation, der er kendt fra Star Trek, hvor man flytter ting og mennesker fra sted til sted. Det er kun information, der kan teleporteres.

Kvantecomputere er målet

Udover at blive klogere på, hvordan verden hænger sammen på det allermest fundamentale niveau, er målet for kvanteforskere at udvikle teknologier til fremtidens computere og kommunikationsnetværk.

Forskerne bag det nye resultat håber da også på, at resultatet på sigt kan føre til sikker kvantekommunikation over meget lange afstande.

På endnu længere sigt kan det blive muligt at konstruere en optisk kvantecomputer, der kan foretage visse former for beregninger langt hurtigere end de eksisterende computere.

»Man kan lave en computer, der baserer sig på en kvantelogik, hvor man koder kvantebits ind i disse her bølgetilstande. For at kunne foretage regneoperationer med kvantebits har man brug for at kunne teleportere - og det viser vi, hvordan man kan gøre,« slutter Jonas Neergaard-Nielsen.
 

Lyt på Videnskab.dk!

Hver uge laver vi digital radio, der udkommer i form af en podcast, hvor vi går i dybden med aktuelle emner fra forskningens verden. Du kan lytte til den nyeste podcast i afspilleren herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Har du en iPhone eller iPad, kan du finde vores podcasts i iTunes og afspille dem i Apples podcast app. Bruger du Android, kan du med fordel bruge SoundClouds app.
Du kan se alle vores podcast-artikler her eller se hele playlisten på SoundCloud

Det sker