Quantum-informatie blijft behouden bij kopiëren

Wetenschappers hebben aangetoond dat het mogelijk is om uit imperfecte klonen van een foton het origineel te regenereren. De informatie van quantumsystemen blijft dus behouden bij kopieën hoewel perfect kopiëren niet mogelijk is.

In tegenstelling tot andere vormen van informatie is het onmogelijk om quantuminformatie perfect te kopiëren. Als dit wel het geval was, zou dit vreemde consequenties hebben: zo zouden signalen sneller dan het licht overgebracht kunnen worden. Dit is echter in strijd met de relativiteitstheorie van Einstein.

Medewerkers van het Institute for Quantum Information Science van de Canadese universiteit van Calgary hebben echter een praktische methode gevonden om de originele staat uit gebrekkige kopieën te herstellen. "Het kopiëren van klassieke informatie is erg belangrijk in het dagelijks leven en het was verrassend om te ontdekken dat het onmogelijk is quantumsystemen perfect te kopiëren", zegt Christoph Simon van het instituut, "Het is echter wel belangrijk om precies te bestuderen wat wel en wat niet mogelijk is."

De wetenschappers stellen een experiment voor waarbij een foton wordt gekloond in een veelvoud aan onvolledige kopieën. Daarna wordt de transformatie omgekeerd waarbij de kopieën vernietigd worden, maar het originele foton hersteld wordt. De ontdekking kan mogelijk in de praktijk gebruikt worden bij meettechnieken op basis van quantummechanica voor levende cellen en ook als detectietechniek bij kleine verschillen in transmissie.

Reacties (64)

[Uitzonderling]

Als dit wel het geval was, zou dit vreemde consequenties hebben: zo zouden signalen sneller dan het licht overgebracht kunnen worden. Dit is echter in strijd met de relativiteitstheorie van Einstein.

Betekent dit nu dat quantum entanglement dus toch niet bestaat?

[Verwijderd]

Betekent dit nu dat quantum entanglement dus toch niet bestaat?

Quantum Entanglement heeft te maken met de afhankelijkheid die deeltjes bij elkaar krijgen na bepaalde interacties. En deze afhankelijkheid blijft ook na dat deze deeltjes weer uit elkaar worden gehaald. Dit principe is een fundamentele consequentie van kwantum theorie dus bestaat nog wel .

[JinZa]

Het is maar een theorie

[mystic101]

Betekent dit nu dat quantum entanglement dus toch niet bestaat?

Jawel, dit blijft een onlosmakkelijk onderdeel van de Quantum Mechanica. De catch echter is dat de overdracht van informatie beperkt blijft tot de snelheid van het licht.

[RagingR2]

Misschien ligt het eraan dat ik te weinig verstand van zake heb hoor, maar als ik dit nieuwsbericht lees heb ik eigenlijk nog steeds geen flauw idee waar het nou over gaat. Sterker nog, ik snap geloof ik ook niet helemaal wat de relevantie hiervan voor het interessegebied van Tweakers, namelijk ICT, is.

Kan de redactie het bericht misschien nog met een paar zinnen uitbreiden zodat mensen die niet ingeweid zijn in die diepere regionen van de quantumfysica ook snappen wat hier staat of wat de relevantie ervan is?

Wie of wat zou een foton willen kopiëren dan, en wat kun je daarmee, specifiek op het gebied van ICT?

[Reactie gewijzigd door RagingR2 op 3 augustus 2024 01:56]

[Planck]

Natuurkunde is ontzettend relevant voor ICT. Jouw hele computer is als machine puur en alleen mogelijk door geavanceerde natuurkundige inzichten.

Op zich heb je wel een punt. Er zijn in het verleden al ontzettend veel berichten op Tweakers voorbij gekomen over quantum computers waarin werd uitgelegd waar dit over ging, en dit nieuws bericht valt ook in de categorie "Core » Wetenschap", maar toch is het goed om rekening te houden met mensen die hier nog niet enigszins van op de hoogte zijn.

Quantum computing draait om het uitbuiten van eigenschappen van 'deeltjes' op kwantum mechanisch niveau. Als de kwantum computer realiteit wordt kunnen daar bepaalde soort brute-force berekeningen die op gewone computers exponentieel veel tijd kosten - en bij groot genoege problemen zelfs door de meest snelle computers niet in redelijke tijd kunnen worden gedaan - 'ineens' worden gedaan (meer detail hier). Dit is ontzettend belangrijk voor ICT, o.a. voor encryptie (kraken ervan, of bewijsbare niet af te luisteren communicatie), maar vooral ook het simuleren van kwantumsystemen wordt daarmee mogelijk waardoor we het gedrag van bepaalde systemen beter kunnen voorspellen. Zo vermoed ik bijvoorbeeld dat dit soort computers zouden kunnen leiden tot veel betere klimaatmodellen en betere weersvoorspellingen. Kwantumcomputers kunnen wel eens tot een enorme revolutie leiden in de ICT in de toekomst, zowel qua mogelijkheden als manieren om een dergelijke machine te programmeren.

Kwantumcomputers maken is alleen wel ontzettend moeilijk en ze zijn nog maar deels op weg. Onder andere vanwege de microscopische schaal waarop het plaats vindt en om alles zo te manipuleren dat het ook echt werkt en blijft werken. Een van de problemen, waar dit artikel over gaat, is het kopiëren van gegevens. Een kwantum computer kan theoretisch in een klap enorme grote hoeveelheid data kunnen analyseren. Maar daar zul je dus wel kwantum informatie voor moeten kunnen doorgeven. Lukt dat niet dan werkt óf je systeem niet zoals je wil, of de kwantum deeltjes 'storten ineen' waardoor het weer gewoon klassiek gedrag gaat vertonen zoals in een gewone computer. Waar eerst niet mogelijk was om dit kopiëren te doen zonder gegevens verloren te laten gaan hebben ze volgens dit bericht nu dus wel een methode gevonden om dit te doen.

[archive23]

Volgens mij is de grootste interessegebied van Tweakers over het algemeen technologie, waar ICT wel onder valt. Maar een aantal field examples zouden inderdaad handig zijn ja

[Verwijderd]

Grappig.. al die reacties hier boven mij weten niet waar ze het over hebben (staat er zelf) waarom dan zoveel reacties er op die totaal nergens over gaan?

Als je het niet snapt pak je toch google er bij?

[RagingR2]

Als je het niet snapt pak je toch google er bij?

Het zou voor een nieuws-site wel aardig zijn als je uit het artikel op kon maken waar het over gaat.

Nou wordt er weliswaar vanuit het nieuwsbericht doorgelinkt naar één externe pagina (waar je dan bij nader inzien ook niet veel wijzer van wordt), maar het nieuwsbericht zou toch in elk geval wel zoveel uitleg mogen bevatten dat je *globaal* snapt waar dit over gaat, of wat uberhaupt de link met het interessegebied van Tweakers.net is.

Want als ik dit lees denk ik: waar gaat dit over? En ben ik op een nieuwssite voor hogere quantumfysica terecht gekomen?

[Reactie gewijzigd door RagingR2 op 3 augustus 2024 01:56]

[Dobbelstein]

We zitten hier allemaal te wachten op een briljante opmerking van een tweaker die de basis legt voor de unificatietheorie. Sinds Henri Poincaré zijn we niet veel opgeschoten.

[r2504]

Als je het origineel kan regenereren... heb je dan geen perfecte kopie ?

[johnkessels87]

Begin van teleportatie is hiermee mogelijk... Ja dus.

[Boxman]

Teleportatie kan al. Echter moet je de ontvanger van je geteleporteerde deeltje/informatie wel vertellen hoe hij zijn meetapparaat moet afstellen om het deeltje in de bedoelde vorm te ontvangen, en dat moet weer via een klassiek kanaal (telefoon bijv, maximaal lichtsnelheid) verteld worden.

[DrVic]

Nou, doe mij maar een portaltje naar Sydney, dat het 0.07s duurt voordat de info er is, boeien

[Boxman]

Het is helaas alleen geschikt voor (verstrengelde) deeltjes. Gehele mensen teleporteren is te complex. Plus, bij teleportatie wordt het origineel vernietigd. (De toestand wordt in feite gekopieerd op een ander deeltje, dus het andere deeltje wordt gevormd naar het evenbeeld van het te teleporteren deeltje). Ik denk niet dat jij het daarmee eens gaat zijn

[Reactie gewijzigd door Boxman op 3 augustus 2024 01:56]

[Verwijderd]

Plus, bij teleportatie wordt het origineel vernietigd.

Dat is toch ook de bedoeling? Anders lopen er straks twee versies van dezelfde persoon rond...

[Boxman]

Het punt is dus dat je niet instantaan van de ene naar de andere kant gaat, maar dat je wordt gekloond en dat je origineel wordt vernietigd, en dat dat ethisch gezien niet echt wenselijk is.

[postbus51]

En je weet dan nog steeds niet of "de persoon" het zelfde karakter heeft
Materie afbreken/opbouwen ok maar of dat nou ook met je gedachte gang ook zo gaat
er zou wel eens een heel naar persoon ontstaan

[AmonTobin]

De theorie is dat je gedachtengang/je geest of hoe je het ook wilt noemen, een product is van de samenstelling van de deeltjes waaruit je bestaat...oftwel: Als je elk deeltje van een persoon exact overkopieert, dan kopieer je ook exact zijn geest/ gedachtegang e.d.

[ThePendulum]

Als je exact een kopie maakt, zal ook het karakter exact hetzelfde zijn. Met alle respect voor eventuele geloofsovertuiging, maar je karakter is evengoed een (combinatie van) scheikundige samenstelling in je brein.

[Dark Angel 58]

.

[...]

Dat is toch ook de bedoeling? Anders lopen er straks twee versies van dezelfde persoon rond...

dat is wel handig... je stuurt kopie van jezelf naar werk en je neemt een lange vakantie
je kopieert nog 1 van jezelf voor huishoudelijk werk, geen probleem
je vriendin of vrouw wil naar opera gaan, je hebt duidelijk geen zin in opera, dus je stuurt een kopie van jezelf naar opera en je kijkt liever naar voetbalwedstrijd op tv.

[Verwijderd]

There is a flaw in your plan. Je karakter/gedachten worden mee-gekopieerd. Zou jij gaan werken om een vakantie te bekostigen voor je kopie?

Reactie op Dark Angel 58 dus.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 3 augustus 2024 01:56]

[MoonWatcher]

Ik inderdaad niet. Je kan natuurlijk wel met elkaar afspraken maken zodat je alletwee maar de helft van de shit hoeft te doen, daar is waarschijnlijk wel uit te komen. Problematischer zijn dingen als sex met je vriend(in), wat doet de partner nadat hij/zij er achter komt dat hij/zij met twee versies aan het gaan is. Hoe ga je om met jaloezie, etc.

[Verwijderd]

Volgens mij kan je beter je vriendin klonen.
Als de ene hoofdpijn heeft door het gezeur van
haar baas, bestaat er een kans dat de ander
dat niet heeft opgelopen bij haar huishoudelijke
taken

[RHochstenbach]

Is dat vernietigen van het origineel technisch gezien niet hetzelfde als een moord plegen?

[Reactie gewijzigd door RHochstenbach op 3 augustus 2024 01:56]

[masteriiz]

Dat is juist beter, anders zou ik samen met een kopie van mij bestaan. Dat zou een enorme ruimte/tijd paradox creëren., met mogelijk desastreuze gevolgen als wij elkaar tegenkomen.

[CyBeR]

Dat is juist beter, anders zou ik samen met een kopie van mij bestaan. Dat zou een enorme ruimte/tijd paradox creëren., met mogelijk desastreuze gevolgen als wij elkaar tegenkomen.

Jij kijkt teveel films.

[Sisko]

Valt mee, dat gebeurt alleen als het origineel een ander origineel tegenkomt, middels tijdreizen. Je kan dus veilig met je kloon sex hebben mocht je dat willen

[[Remmes]]

dan toch maar gewoon het vliegtuig nemen

[Wolfos]

Praktisch word je dus gekloond over afstand terwijl je een pijnlijke dood sterft.

[RetepV]

Nou, doe mij maar een portaltje naar Sydney, dat het 0.07s duurt voordat de info er is, boeien

"Japanse vissersboot trekt onderzeese transportkabel kapot. 3412 mensen vonden daarbij de dood."

[RHochstenbach]

In dat geval zou het origineel vernietigd moeten zijn voordat de informatie verstuurd is. Zou juist daarna moeten gebeuren als de 'kopie' goed is gearriveerd op de bestemming

[A Noniem]

Het is een beetje wat je onder teleportatie verstaat, maar dergelijke experimenten zijn hiermee al gedaan (teleporteren van fotonen enzo)

[Verwijderd]

Inderdaad: het concept achter teleportatie is niet dat de dezelfde deeltjes in jou lichaam hier weggaan en ergens anders verschijnen: ze worden hier vernietigd en gekopieerd om elders weer in elkaar gezet te worden. Maar zoals ze al zeggen, het perfect kopieren van die informatie is onmogelijk, ergo perfect nacreëren van deeltjes is onmogelijk. Of zie ik nu iets over het hoofd?

[Verwijderd]

volgens mij bedoelen ze dat je uit een imperfecte kopie een perfecte kopie kan lezen zeg maar dat de fouten in kopiëren niet kwadratisch erger worden.

[Verwijderd]

Wat ik er uit opmaak is dat hoe meer kopieën men maakt (men spreekt ook over kopieën en niet 1 kopie) , hoe meer informatie van het origineel behouden blijft over het aantal kopieën. Iedere kopie heeft namelijk niet dezelfde fout. Dus door al deze kopieën weer samen te voegen kan men hier het origineel weer uit opmaken.
Het is als het breken van wit licht in verschillende kleuren en vervolgens met al deze kleuren weer wit licht maken. Met 1 kleur lukt dat niet.
Maar goed, zo lees ik het.

[the_stickie]

je hebt een geregeneerd orifineel, maar geen origineel meer, dus ook niet echt een kopie.
Toch is dit behoorlijk revolutionair in die zin dat, zover ik weet (en dat is niet ver ), tot nog toe werd aangenomen dat uit een kopie (die per definitie onvolmaakt is), de originele data niet meer terug te halen viel!

[Tk55]

Je hebt dan toch een kopie van het origineel zonder het origineel gezien te hebben? Naar mijn idee is dat gewoon een kopie. Ik snap er zelf ook niet bijzonder veel van, ik hoop dat een tweaker met een goede uitleg kan komen!

[StefanTs]

Perfect zou betekenen dat regenereren niet nodig is.
Kijk bv naar de parity bit in RAID systemen of ECC geheugen. Met incomplete data kun je alsnog het origineel terug halen.

[CyBeR]

Perfect zou betekenen dat regenereren niet nodig is.
Kijk bv naar de parity bit in RAID systemen of ECC geheugen. Met incomplete data kun je alsnog het origineel terug halen.

Niet hetzelfde. Op dat moment heb je namelijk extra data, die beschrijft hoe de andere data moet zijn.

[blobber]

Kan iemand mij uitleggen wat een onvolledige kopie van een foton is?
Edit: Gevonden: een kopie van een foton dat zich niet exact in dezelfde quantumtoestand bevindt als het origineel.

[Reactie gewijzigd door blobber op 3 augustus 2024 01:56]

[pptw]

Dat ontgaat mij ook. Een foton is een foton. Klaar.
Bedoelen ze wellicht onvolledige reconstructie van de informatie van het foton?

[mystic101]

Dat ontgaat mij ook. Een foton is een foton. Klaar.

Niet alle fotonen zijn identiek. Zo kunnen ze b.v. niet alleen verschillen in frequentie maar ook in fase of polarisatie.

[D.oomah]

Nee. Dat gaat over de elektromagentische golf (een groep van fotonen). Hier gaat het om losse fotonen.
Fotonen zijn quantum deeltjes en er kunnen dus geen twee fotonen in dezelfde toestand zitten.

[Reactie gewijzigd door D.oomah op 3 augustus 2024 01:56]

[blobber]

Fotonen zijn quantum deeltjes en er kunnen dus geen twee fotonen in dezelfde toestand zitten

Je doelt op het Pauli verbod, dit gaat alleen op voor fermionen, fotonen zijn bosonen en kunnen juist wel in dezelfde quantum toestand verkeren.Voorbeelden: Laser en Bose-Einstein condensaat.
edit: was hoofdletters vergeten

[Reactie gewijzigd door blobber op 3 augustus 2024 01:56]

[blobber]

Bedoelen ze wellicht onvolledige reconstructie van de informatie van het foton?

Ja Ik heb mijn post aangepast na enig zoekwerk vond ik dat het een kopie is dat niet exact dezelfde quantumtoestand heeft als het origineel

[Reactie gewijzigd door blobber op 3 augustus 2024 01:56]

[Thomas M]

Een foton kan men op 2 manieren beschrijven:

Als deeltje: dan is het lastig te begrijpen hoe je een onvolledige kopie kunt maken. Het deeltje is er dan wel, of niet. Maar niet een beetje.

Als golffunctie: dan kun je wel verklaren wat een onvolledige kopie is.
Een onvolledige kopie betekend dan dat een deel (of het geheel) van de golf verloren gegaan is.
Stel je voor dat je naar een concert gaat met een piano en een viool. Daar komt een bepaald geluid vanaf, die je als golf kan beschrijven. Stel nu dat je alleen de piano kunt horen en niet de viool omdat je gedeeltelijk doof bent. Op dat moment krijg je een onvolledie kopie van het concert binnen.

[Reactie gewijzigd door Thomas M op 3 augustus 2024 01:56]

[mercapto]

Dus alle info zit wel in de kopie maar die info zorgt niet voor een exacte kloon ?
Klinkt nogal paradoxaal.

[mrdemc]

Uit meerdere kopieën die imperfect zijn, kun je een hele kopie maken doordat je van de verschillende kopieën verschillende data kunt herstellen. De imperfecte kopieën zijn namelijk niet allemaal gelijk in de missende stukken. Je kunt het voorstellen als een puzzel waarvan je er bijv. 3 hebt, maar waarvan van de ene puzzel stukken 1 t/m 10 mist, van de andere 10 t/m 70 en van weer een andere de stukken 11 t/m 100 wat samen genoeg stukken oplevert om de complete puzzel van 100 stukken te volbrengen.

[Fermion]

Wat ik mij voorstel is dat een foton altijd in beweging is, je kunt het moment niet vast vriezen. Dus het moment van de observatie loopt achter op de werkelijke moment van de foton, zoals het licht van een ster dat bijv. na 4 miljoen jaar ons bereikt.

[Reactie gewijzigd door Fermion op 3 augustus 2024 01:56]

[trogdor]

Dit is dus een soort Quantum RAID. Tja als het werkt... Slim wel.

[AlexanderB]

en nu dus vaarwel onkopieërbare quantum-encriptie..?

[Verwijderd]

Beam me up Scotty.

Grapje.

Maaar klinkt allemaal wel veelbelovend hoor als we onszelf zouden kunnen tpen over de wereld.

Al denk ik dat dit een aantal jaar duurt voor ze dit op mensen kunnen testen.