Kvanteteleportation

Science fiction drømmen, om at "beame" genstande fra sted til sted, er nu virkelighed - i det mindste for lyspartikler

Anton Zeilinger*

Indhold:

Indledning
Entanglement
At sætte entanglede fotoner i arbejde
Omgåelse af Heisenberg
Bygning af en teleporter
Tilstande som rygsæk
Box: Skeptikerens hjørne
Box: Kvantecomputere
Yderligere information

Indledning

Scenen er velkendt fra science fiction film og TV: et uforfærdet hold forskere træder ind i et særligt kammer; lys pulserer, lydeffekter synger og vore helte flimrer ud af eksistens for at dukke op igen på overfladen af en fjern planet. Dette er drømmen om teleportation - evnen til at rejse fra sted til sted uden at skulle passere de kedsommelige mellemliggende kilometer ledsaget af et fysisk fartøj og flyveselskabets madrationer. Skønt teleporteringen af store genstande eller mennesker stadig forbliver en fantasi, er kvanteteleportation blevet virkelighed i laboratoriet for fotoner, lysets individuelle partikler.
    Kvanteteleportation udnytter nogle af de mest grundlæggende (og ejendommelige) egenskaber ved kvantemekanikken, en fysikgren, der blev opfundet i det 20. århundredes første kvartal for at forklare processer, der finder sted på individuelle atomers niveau. Fra begyndelsen indså teoretikerne, at kvantefysikken førte til en overflod af nye fænomener, af hvilke nogle udfordrer fornuften. Teknologiske fremskridt i det 20. århundredes sidste kvartal har sat forskerne i stand til at udføre mange eksperimenter, som ikke kun demonstrerer grundlæggende, sommetider bizarre, sider af kvantemekanikken, men som, i tilfældet med kvanteteleportation, anvender dem til at opnå tidligere utænkelige bedrifter.
    I science fiction fortællingerne tillader teleportation ofte øjeblikkelige rejser, som overtræder den fartgrænse, der sættes af Albert Einstein, som ud fra sin relativitetsteori konkluderede, at intet kan rejse hurtigere end lyset [se "Faster Than Light?" af Raymond Y. Chiao, Paul G. Kwiat og Aephraim M. Steinberg; Scientific American, august 1993.], [Hurtigere end lyset?]. Teleportation er også mindre besværlig end de mere ordinære måder at rejse i rummet på. Det siges at Gene Roddenberry, skaberen af Star Trek, undfangede "transport strålen" som en måde at spare udgifterne til at simulere starter og landinger på fremmede planeter.
    Proceduren for teleportation i science fiction skifter fra fortælling til fortælling, men er almindeligvis som følger: En anordning scanner den oprindelige genstand for at uddrage al den information, der behøves for at beskrive den. En sender transmitterer informationen til modtagerstationen, hvor den bruges til at opnå en eksakt kopi af originalen. I nogle tilfælde transporteres det materiale, der udgjorde originalen, også til modtagerstationen, måske som en slags "energi"; i andre tilfælde laves kopien af atomer og molekyler, der allerede var tilstede på modtagerstationen.
    I princippet forekommer kvantemekanikken at umuliggøre en sådan transportplan. Heisenbergs ubestemthedsprincip bestemmer, at man ikke kan kende en genstands præcise position og dens bevægelsesmængde på samme tid. Man kan således ikke udføre en perfekt scanning af den genstand, der skal teleporteres; position og hastighed for hvert atom og elektron ville være underlagt fejl. Heisenbergs ubestemthedsprincip gælder også for andre par af mængder, hvilket gør det umuligt med sikkerhed at måle den eksakte totale kvantetilstand for enhver genstand. Alligevel ville sådanne målinger være nødvendige for at opnå al den information, der er nødvendig for at beskrive originalen eksakt. (I Star Trek overvinder "Heisenberg Kompensatoren" mirakuløst den vanskelighed).
    Et hold fysikere vendte op og ned på denne konventionelle visdom i 1993, da de opdagede en måde, hvorpå man kunne bruge selve kvantemekanikken til teleportation. Holdet - Charles H. Bennett fra IBM; Gilles Brassard, Claude Crepeau og Richard Josza fra University of Montreal; Asher Peres fra Technion-Israel Institute of Technology og William K. Wooters fra Williams College - fandt, at en ejendommelig, men fundamental, egenskab ved kvantemekanikken, entanglement, kan bruges til at omgå de begrænsninger, der påføres af Heisenbergs ubestemthedsprincip, uden at overtræde det.

Entanglement

Det er år 2100. En ven, som holder af at fuske med fysik og partytricks, har bragt dig en samling af terningepar. Han lader dig spille med dem, et par af gangen. Du behandler det første par varsomt, idet du husker fiaskoen med det sorte hul i mikrostørrelse sidste Jul. Omsider spiller du de to terninger og får en dobbelt tre'er. Du ruller det næste par. Dobbelt seks. Det næste: dobbelt 1. De passer altid sammen.
    Terningerne i denne opdigtede fortælling opfører sig som om de var kvanteentanglede partikler. Hver terning for sig er tilfældig og ærlig, men dens entanglede partner giver på en eller anden måde altid det korrekte tilsvarende resultat. Sådan adfærd er blevet demonstreret og studeret intenst med virkelige entanglede partikler. I typiske eksperimenter erstatter atompar, ioner eller fotoner terningerne og egenskaber som polarisation erstatter terningens forskellige sider.
    Overvej tilfældet med to fotoner, hvis polarisation er entangled, så den er tilfældig men identisk. Stråler af lys og selv individuelle fotoner består af oscillationer af elektromagnetiske felter og polarisationen refererer til retningen af oscillationerne i det elektriske felt [se illustrationen]. Antag, at Alice har en af de entanglede fotoner og Bob har dens partner. Når Alice måler sin foton, for at se om den er horisontalt eller vertikalt polariseret, har hvert resultat 50 procents chance. Bobs foton har de samme sandsynligheder, men entanglingen sikrer, at han vil få nøjagtigt det samme resultat som Alice. Så snart Alice får resultatet "horisontal", f.eks., ved hun, at Bobs foton også vil være horisontalt polariseret. Før Alice's måling har de to fotoner ikke individuelle polarisationer; den entanglede tilstand specificerer kun, at en måling vil afsløre, at de to polarisationer er ens.
    En forbavsende side ved denne proces er, at det ikke betyder noget om Alice og Bob er langt fra hinanden; processen virker så længe deres fotoners entanglement er blevet bevaret. Selv om Alice er på Alpha Centauri og Bob på Jorden, vil deres resultater stemme overens, når de sammenligner dem. I hvert tilfælde er det, som om Bobs foton på magisk vis er under indflydelse af Alice's fjerne måling og omvendt.
    Man kunne spekulere over, om vi kan forklare entanglingen ved at forestille os, at hver partikel i sig bærer nogle optagne instruktioner. Når vi vikler de to partikler ud, synkroniserer vi en eller anden skjult mekanisme inde i dem, som bestemmer, hvilke resultater, de vil give, når de måles. Dette ville bortforklare den mystiske virkning af Alice's måling på Bobs partikel. I 1960'erne beviste den irske fysiker John Bell imidlertid et teorem om, at enhver sådan "skjult variabel" forklaring i visse situationer skulle frembringe resultater, der var forskellige fra dem, der forudsiges af standard kvantemekanik. Eksperimenter har bekræftet kvantemekanikkens forudsigelser med en meget høj grad af præcision.
    Den østrigske fysiker Erwin Schrödinger, en af de to medopfindere af kvantemekanikken, kaldte entanglement kvantefysikkens "essentielle træk". Entanglement kaldes ofte EPR virkningen og partiklerne EPR par, efter Einstein, Boris Podolsky og Nathan Rosen, som i 1935 analyserede virkningerne af entanglement over store afstande. Einstein talte om den som "spøgelsesagtig virkning på afstand". Hvis man prøvede at forklare resultaterne ved hjælp af signaler, der bevæger sig mellem fotonerne, ville signalerne skulle bevæge sig hurtigere end lysets hastighed.
    Uheldigvis gør kvantereglerne det umuligt. Hver lokal måling på en foton, betragtet isoleret, frembringer et fuldstændigt tilfældigt resultat og kan derfor ikke bære nogen information fra den fjerne placering. Den fortæller ikke én mere, end hvad de fjerne måleresultaters sandsynligheder ville være, afhængigt af, hvad der blev målt dér. Ikke desto mindre kan vi sætte entanglement på arbejde på en opfindsom måde for at opnå kvanteteleportation.

At sætte entanglede fotoner i arbejde

Alice og Bob forventer, at de vil ønske at teleportere en foton i fremtiden. Som forberedelse deler de et ekstra par entanglede fotoner, Alice tager foton A og Bob foton B. I stedet for at måle dem, opbevarer de hver deres foton uden at forstyrre den fintfølende entanglede tilstand [se illustrationen].

På et tidspunkt har Alice en tredje foton - kald den foton X - som hun ønsker at teleportere til Bob. Hun ved ikke, hvad foton Xs tilstand er, men hun ønsker, at Bob skal have en foton med den samme polarisation. Hun kan helt enkelt ikke måle fotonens polarisation og sende Bob resultatet. Alment ville hendes måling ikke være identisk med fotonens oprindelige tilstand. Dette er Heisenbergs ubestemthedsprincip i arbejde.
    For at teleportere foton X måler Alice den i stedet sammen med foton A, uden at bestemme deres individuelle polarisationer. Hun kunne f.eks. finde, at deres polarisationer er "lodrette" på hinanden (hun kender imidlertid stadig ikke den absolutte polarisation for nogen af dem). Teknisk kaldes den fælles måling af foton A og foton X en Bell-tilstand måling. Alice's måling frembringer en fin virkning: den ændrer Bobs foton, så den korrelerer med en kombination af hendes måleresultat og den tilstand foton X oprindeligt havde. Faktisk bærer Bobs foton nu hendes foton X's tilstand enten eksakt eller modificeret på en enkel måde.
    For at fuldende teleportationen skal Alice sende et budskab til Bob - et, som rejser på konventionel måde, som en telefonopringning eller en notits på et stykke papir. Efter han modtager dette budskab, kan Bob, om nødvendigt, transformere sin foton B, med slutresultatet, at den bliver en eksakt kopi af den oprindelige foton X. Hvilken transformation Bob skal anvende afhænger af resultatet af Alice's måling. Der er fire muligheder, svarende til fire kvanterelationer mellem hendes fotoner A og X. En typisk transformation, som Bob skal anvende på sin foton, er at ændre dens polarisation med 90 grader, hvilket han kan gøre ved at sende den gennem en krystal med de passende optiske egenskaber.
    Hvilket af de fire mulige resultater Alice opnår er fuldstændigt tilfældigt og uafhængigt af foton X's oprindelige tilstand. Derfor ved Bob ikke hvordan han skal behandle sin foton, før han får resultatet af Alice's måling. Man kan sige, at Bobs foton øjeblikkeligt indeholder al informationen fra Alice's original, transporteret dertil af kvantemekanikken. Men for at vide, hvordan han skal læse den information, skal Bob vente på den klassiske information, bestående af to bits, der ikke kan rejse hurtigere end lysets hastighed.
    Skeptikere kunne klage over, at den eneste ting, der er teleporteret, er fotonens polarisationstilstand eller, mere alment, dens kvantetilstand, ikke "selve" fotonen. Men fordi en fotons kvantetilstand er dens definerende kendetegn, er teleportering af dens tilstand fuldstændig ækvivalent til teleportering af partiklen [se box].
    Bemærk, at kvanteteleportation ikke resulterer i to kopier af foton X. Klassisk information kan kopiers et uendeligt antal gange, men perfekt kopiering af kvanteinformation er umulig, et resultat kendt som ingen-kloning teoremet, der blev bevist af Wooters og Wojciech H. Zurek fra Los Alamos National Laboratory i 1982. (Hvis vi kunne klone en kvantetilstand, kunne vi bruge klonerne til at overtræde Heisenbergs princip). Alice's måling entangler faktisk hendes foton A med foton X og foton X mister al hukommelse, kunne man sige, om sin oprindelige tilstand. Som medlem af et entangled par, har den ingen individuel polarisationstilstand. Således forsvinder foton X's oprindelige tilstand fra Alice's domæne.

Omgåelse af Heisenberg

Endvidere er foton X's tilstand blevet overført til Bob uden, at hverken Alice eller Bob har fået noget at vide om, hvad tilstanden er. Alice's måleresultat, som er helt tilfældigt, fortæller dem ingenting om tilstanden. Det er sådan processen omgår Heisenbergs princip, som forhindrer os i at bestemme en partikels fuldstændige kvantetilstand, men ikke udelukker teleportering af hele tilstanden, så længe vi ikke prøver at se, hvad tilstanden er!
    Den teleporterede kvanteinformation bevæger sig heller ikke stofligt fra Alice til Bob. Alt hvad der rejser stofligt er budskabet om Alice's måleresultat, som fortæller Bob, hvordan han skal behandle sin foton, men det bærer ingen information om selve foton X's tilstand.
    I et ud af fire tilfælde er Alice heldig med sin måling og Bobs foton bliver øjeblikkeligt til en identisk kopi af Alice's original. Det kunne se ud som om informationen er rejst øjeblikkeligt fra Alice til Bob og derved har slået Einsteins fartgrænse. Alligevel kan denne mærkelige egenskab ikke bruges til at sende information, fordi Bob ikke har nogen måde, hvorpå han kan vide, at hans foton allerede er en identisk kopi. Først når han kender resultatet af Alice's Bell-tilstand måling, som er sendt til ham ved klassiske metoder, kan han udnytte informationen i den teleporterede kvantetilstand. Antag, at han prøver at gætte i hvilke tilfælde teleportationen var øjeblikkeligt succesfuld. Han vil tage fejl 75 procent af tiden og han vil ikke vide, hvilke gæt der var korrekte. Hvis han bruger fotonerne baseret på sådanne gæt, vil resultatet blive det samme, som hvis han havde taget en stråle fotoner med tilfældige polarisationer. På denne måde hersker Einsteins relativitet; selv kvantemekanikkens spøgelsesagtige øjeblikkelige virkning på afstand sender ikke nyttig information hurtigere end lysets hastighed.
    Det kunne se ud som om det teoretiske forslag, beskrevet ovenfor, fremlagde et tydeligt blåtryk for bygningen af en teleporter; tværtimod fremlagde det en stor eksperimentel udfordring. Frembringelse af entanglede fotonpar er blevet rutine i fysikeksperimenter det sidste årti, men at udføre en Bell-tilstand måling på to uafhængige fotoner, var aldrig blevet gjort før.

Bygning af en teleporter

En magtfuld måde at producere entanglede fotonpar på er spontan parametrisk nedomdannelse: en enkelt foton, der passerer gennem et særligt krystal genererer sommetider to nye fotoner, der er entanglede, så de vil vise modsat polarisation, når de måles [se illustration]

En meget vanskeligere opgave er at entangle to uafhængige fotoner, der allerede findes, som det skal ske under en Bell-tilstand analysators funktion. Det betyder, at de to fotoner (A og X) på en eller anden måde skal miste deres private egenskaber. I 1997 anvendte min gruppe (Dik Bouwmeester, Jian-Wei Pan, Klaus Mattle, Manfred Eibl og Harald Weinfurter), da på University of Innsbruck en løsning på dette problem i vort teleportationseksperiment [se illustration].
    I vort eksperiment passerer en kort puls af ultraviolet lys fra en laser gennem en krystal og skaber de entanglede fotoner A og B. Den ene rejser til Alice og den anden går til Bob. Et spejl reflekterer den ultraviolette puls tilbage gennem krystallen igen, hvor den kan skabe et andet par fotoner, C og D. (De vil også være entanglede, men vi bruger ikke deres entanglement). Foton C går til en detektor, som gør os opmærksom på, at dens partner D er til rådighed for teleportation. Foton D passerer gennem en polarisator, som vi kan rette ind på alle tænkelige måder. Den resulterende polariserede foton er vor foton X, den der skal teleporteres og rejser videre til Alice. Når den er rejst gennem detektoren, er X en uafhængig proton, ikke længere entangled. Og skønt vi kender dens polarisation, fordi vi justerede polarisatoren, gør Alice ikke. Vi genbruger den samme ultraviolette puls på denne måde for at sikre at Alice har to fotoner A og X samtidig.
    Nu kommer vi til opgaven med at udføre Bell-tilstand målingen. For at gøre det, kombinerer Alice sine to fotoner (A og X) ved brug af et halvreflekterende spejl, en anordning der reflekterer halvdelen af det indfaldende lys. En individuel foton har en 50-50 chance for at passere igennem eller blive reflekteret. I kvantesprog går fotonen ind i en superposition af disse to muligheder [se illustrationen].
    Antag nu, at to fotoner rammer spejlet fra modsatte sider, med deres baner sådan rettet ind, at den reflekterede bane for en foton ligger langs den transmitterede bane for den anden og vice versa. En detektor venter ved afslutningen af hver bane. Almindeligvis ville de to fotoner blive reflekteret uafhængigt og der ville være en 50 procents chance for at de ankom i separate detektorer. Hvis fotonerne imidlertid er uskelnelige og ankommer ved spejlet i samme øjeblik, sker der kvanteinterferens: nogle muligheder går lige op og finder ikke sted, hvorimod andre forstærker hinanden og hænder oftere. Når fotonerne interfererer har de kun en 25 procents sandsynlighed for at havne i separate detektorer. Endvidere, når det sker, svarer det til at detektere en af de fire mulige Bell-tilstande for de to fotoner - det tilfælde vi kaldte "heldigt" tidligere. De andre 75 procent af tiden ender de to fotoner begge i en detektor, hvilket svarer til de tre andre Bell-tilstande, men ikke skelner mellem dem.
    Når Alice samtidigt detekterer en foton i hver detektor, bliver Bobs foton øjeblikkeligt til en kopi af Alice's originale foton X. Vi verificerede, at denne teleportation hændte ved at vise, at Bobs foton havde den polarisation, som vi påførte foton X. Vort eksperiment var ikke perfekt, men den korrekte polarisation blev detekteret 80 procent af tiden (tilfældige fotoner ville opnå 50 procent). Vi demonstrerede proceduren med en variation af polarisationer: lodret, vandret, lineær ved 45 grader og endda en ikke-lineær slags polarisation kaldet cirkulær polarisation.
    Den vanskeligste side af vor Bell-tilstand analysator er, at gøre fotonerne A og X uskelnelige. Selv tidtagningen af fotonernes ankomst kunne bruges til at identificere, hvilken foton der er hvilken, så det er vigtigt at "slette" den tidsinformation, der bæres af partiklerne. I vort eksperiment brugte vi et behændigt trick, som først blev foreslået af Marek Zukowski fra University of Gdansk: vi sender fotonerne gennem bølgelængdefiltre med meget snævre båndbredder. Denne proces gør fotonernes bølgelængde meget præcis og gennem Heisenbergs ubestemthedsrelation tværer det fotonerne ud i tid.
    Et svimlende tilfælde opstår, når den teleporterede foton selv var entangled med en anden og således ikke havde sin egen individuelle polarisation. I 1998 demonstrerede min Innsbruck gruppe dette scenario ved at give Alice foton D uden at polarisere den, så den stadig var entangled med foton C. Vi viste, at når teleporteringen lykkedes, endte Bobs foton med at være entangled med C. Således var entanglement med C blevet transmitteret fra A til B.

Tilstande som rygsæk

Vort eksperiment demonstrerede tydeligt teleportation, men det havde en lav succesprocent. Fordi vi kun kunne detektere én Bell-tilstand, kunne vi kun teleportere Alice's foton 25 procent af tiden. - de tilfælde, hvor den tilstand opstod. Der findes ingen komplet Bell-tilstand analysator for uafhængige fotoner eller for nogen uafhængigt skabte kvantepartikler, så der er i øjeblikket ingen eksperimentelt bekræftet måde, hvorpå man kan forbedre vor plans effektivitet til 100 procent.
    I 1994 blev en metode til omgåelse af dette problem foreslået af Sandu Popescu, da på University of Cambridge. Han foreslog at den tilstand, der skal teleporteres, kunne være en kvantetilstand, der rider som rygsæk på Alice's ekstra foton A. Francesco De Martinis gruppe på University of Rome I "La Sapienza" demonstrerede med succes denne plan i 1997. Det ekstra fotonpar blev entangled ifølge fotonernes placeringer: foton A blev delt, som med en stråledeler, og sendt til to forskellige dele af Alice's apparatur, med de to alternativer forbundet af entanglement til en lignende deling af Bobs foton B. Tilstanden, der skulle teleporteres, blev også båret af Alice's foton A - dens polarisationstilstand. Når begge roller spilles af en foton bliver detektionen af alle fire mulige Bell tilstande til en standard enkeltpartikel måling: detekter Alice's foton på en af to mulige placeringer med en af to mulige polarisationer. Ulempen ved planen er, at hvis Alice fik en separat, ukendt tilstand X at teleportere, skulle hun på en eller anden måde overføre tilstanden på polarisationen af hendes foton A, hvilket ingen ved hvordan man gør i praksis.
    En fotons polarisation, den egenskab, der anvendes af eksperimenterne i Innsbruck og Rom, er en diskret mængde i den forstand, at enhver polarisationstilstand kan udtrykkes som en superposition af kun to diskrete tilstande, som vertikal og horisontal polarisation. Det elektromagnetiske felt, der er forbundet med lys, har også kontinuerlige (sammenhængende) egenskaber, der går ud på superpositioner af et uendeligt antal grundlæggende tilstande. For eksempel kan en lysstråle "presses" i den betydning, at en af dens egenskaber gøres yderst præcis eller støjfri på bekostning af større tilfældighed i en anden egenskab (a la Heisenberg). I 1998 teleporterede Jeffrey Kimbles gruppe på California Institute of Technology en sådan presset tilstand fra en lysstråle til en anden og demonstrerede hermed teleportation af en sammenhængende egenskab.
    Selv om alle disse eksperimenter er bemærkelsesværdige, er de langt fra kvanteteleportation af store genstande. Der er to essentielle problemer: For det første har man brug for et entangled par af den samme slags genstand. For det andet skal genstanden, der skal teleporteres, og det entanglede par være tilstrækkeligt isolerede fra miljøet. Hvis der lækker nogen information til eller fra miljøet gennem spredte vekselvirkninger, vil genstandenes kvantetilstande fornedres, en proces kaldet dekohærens. Det er vanskeligt at forestille sig, hvordan vi kunne opnå en så ekstrem isolation for et stort stykke udstyr, for ikke at tale om en levende skabning der ånder luft og udstråler varme. Men hvem ved, hvor hurtigt udviklingen vil gå i fremtiden?
    Vi kunne bestemt bruge eksisterende teknologi til at teleportere elementære tilstande, som dem fotonerne i vort eksperiment har, over afstande på nogle få kilometer og måske endda op til satellitter. Teknologien til teleportering af individuelle atomers tilstande er til rådighed i dag: gruppen, ledet af Serge Haroche på Ecole Normale Superieure i Paris har demonstreret entanglement af atomer. Entanglement af molekyler og derefter deres teleportation kan med rimelighed forventes inden for det næste årti. Hvad der derefter sker står helt åbent.
    En vigtigere anvendelse af teleportation kunne meget vel være inden for kvanteberegningens felt, hvor den almindelige ide om bits (0'er og 1'er) almindeliggøres til kvantebits, eller qubits, der kan eksistere som superpositioner og entanglement af 0'er og 1'er. Teleportation kunne bruges til at overføre kvanteinformation mellem kvanteprocessorer. Kvanteteleportere kan også tjene som grundlæggende komponenter ved bygningen af en kvantecomputer [se box]. Tegneserien (i den oprindelige artikel o.a.) illustrerer en interessant situation, i hvilken en kombination af teleportation og kvanteberegning til tider kunne give en fordel, næsten som hvis man havde modtaget den teleporterede information øjeblikkeligt i stedet for at måtte vente på, at den ankom på normal måde.
    Kvantemekanikken er sandsynligvis en af de dybeste teorier, der nogensinde er opdaget. Problemerne, den stiller om vor dagligdags intuition om verden, førte Einstein til at kritisere kvantemekanikken meget kraftigt. Han insisterede på, at fysikken skulle være et forsøg på at begribe en virkelighed, der eksisterer uafhængigt af dens observation. Alligevel indså han, at vi løber ind i dybe problemer, når vi prøver at tildele de individuelle medlemmer i et entangled par en sådan uafhængig fysisk realitet. Hans mægtige modpart, den danske fysiker Niels Bohr, insisterede på, at man er nødt til at regne med hele systemet - i tilfældet med det entanglede par, arrangementet af begge partikler sammen. Einsteins savn (desideratum), den uafhængige virkelige tilstand af hver partikel, har ingen mening for et entangled kvantesystem.
    Kvanteteleportation er en direkte efterkommer af de scenarier, der blev debatteret af Einstein og Bohr. Når vi analyserer eksperimentet, ville vi løbe ind i alle mulige former for problemer, hvis vi spurgte os selv, hvad egenskaberne ved de individuelle partikler virkelig er, når de er entanglede. Vi er nødt til omhyggeligt at undersøge, hvad det vil sige at "have" en polarisation. Vi kan ikke undslippe den konklusion, at alt hvad vi kan tale om er visse eksperimentelle resultater, opnået ved målinger. I vor polarisationsmåling lader et klik fra detektoren os konstruere et billede i sindet, i hvilket fotonen virkelig "havde" en bestemt polarisation på tidspunktet for målingen. Alligevel må vi altid huske, at dette kun er en opfunden historie. Den gælder kun, hvis vi taler om det specifikke eksperiment og vi bør være forsigtige med at bruge den i andre situationer.
    Jeg vil, idet jeg følger Bohr, hævde, at vi kan forstå kvantemekanikken, hvis vi indser, at videnskab ikke beskriver, hvordan naturen er, men snarere udtrykker, hvad vi kan sige om naturen. Det er her den aktuelle værdi af fundamentale eksperimenter, som teleportation, ligger: i at hjælpe os til at nå en dybere forståelse af vor mystiske kvanteverden.

Yderligere information

Quantum Information and Computation Charles H. Bennett in Physics Today, Vol. 48, No. 10, pages 24-31; October 1995

Experimental Quantum Teleportation. D. Bouwmeester, J.W. Pan, K. Mattle, M. Eibl, H. Weinfurter and A. Zeilinger in Nature, Vol. 390, pages 575-579; December 11, 1997.

Quantum Information. Special Issue of Physics World, Vol. 11, No. 3; March 1998.

Quantum Theory: Weird and Wonderful A.J. Leggett in Physics World, Vol. 12, No. 12, pages 73-77; December 1999.

More about quantum teleportation and related physics experiments is available at www.quantum.univie.ac.at/zeilinger/ on the World Wide Web.

*ANTON ZEILINGER er på Institute for Experimental Physics ved University of Vienna, idet han teleporterede hertil i 1999 efter ni år på University of Innsbruck. Han anser sig for at være meget heldig at have privilegiet at arbejde med netop de mysterier og paradokser i kvantemekanikken, som trak ham ind i fysik for næsten 40 år siden. I sin sparsomme fritid vekselvirker Zeilinger med klassisk musik og jazz, elsker at løbe på ski og samle antikke kort.

Oversat fra Quantum Teleportation, Scientific American, april 2000, ss.32-41.

22. januar, 2006.

Indhold
Tidsrejsens kvantefysik :Én sti: Negativ energi, ormehuller og varpkørsel
Index