Kvanteteleportering

Hybrid kvantetilstande imellem store forskellige objekter - 2 forskellige systemer.

Det ene er vores fononiske membran, som er en slags lille tromme på størrelse med et knappenålshoved. Membranen kan interagere med lys, og hvis den bliver sat i bevægelse, så vil den kunne oscillere mere end en milliard gange før den kommer til et stop. 

Det andet er vores cæsium atomer, som snurrer rundt om et magnetfelt, også kendt som et ”spin”. De kollektive atomer består af mere end en milliard atomer som alle bidrager til dette spin, hvor de sammen opfører sig som og kan beskrives som et kæmpe enkelt atom.

Alle systemer/objekter vil være begrænset af kvantestøjen, når systemer er målt til deres kvantemekanisk grænse. Når man måler et kvantesystem, så betaler man en pris. Denne pris er også kendt som kvante tilbagekraften (Quantum backaction), hvor man tilføjer mere støj desto mere man måler.

Cæsium atomerne kan placeres i et referencebillede, hvor atomerne opfører sig som hvis de har en negativ masse. Dette gøres ved at excitere atomerne til den højeste energitilstand, hvilket på mange måder minder om et pendul der vender på hovedet, fordi man har hængt en ballon i enden af pendulet. Atomerne vil her have en modsatrettet kvantestøj til den kvantestøj som membranen har. Kvantestøjen vil derfor blive annulleret, når begge systemer bliver kombineret. Dette giver mulighed for, at man kan måle fysiske objekter bedre end kvantestøjen tillader. Vi har også vist kvante entanglement imellem membranen og atomerne. Dette betyder, at et uforeneligt bånd er skabt imellem de to objekter, hvor en måling af det ene system fortæller egenskaberne af det andet.

Der bliver nu arbejdet på kvanteprotokoller som bl.a. kan bruges i et fremtidigt kvantenetværk, hvor kvantetilstande kan teleporteres imellem atomerne og membranen. Her er der tale om teleportation af meget forskellige objekter, som man kan se med det blotte øje, hvilket vil være skelsættende inden for kvantemekanikken.

Forsøget her er demonstreret af Christian Folkersen Bærentsen, Phd studerende på Niels Bohr Institutet.