Впервые достигнута сложная квантовая телепортация

Исследователи из Австрийской академии наук и Венского университета экспериментально продемонстрировали то, что раньше было только теоретической возможностью. Вместе с физиками из Университета науки и технологии Китая им удалось телепортировать сложные квантовые состояния большой размерности. Исследовательские группы сообщают об этом в журнале Physical Review Letters.

В своем исследовании ученые телепортировали квантовое состояние одного фотона в другой. Ранее передавались только двухуровневые состояния («кубиты»), то есть информация со значениями «0» или «1». Однако ученым удалось телепортировать трехуровневое состояние, так называемый «кутрит». В квантовой физике, в отличие от классической информатики, «0» и «1» не являются состояниями «или / или» — они могут быть оба одновременно или что-то среднее между ними также возможно

С 1990-х годов известно, что многомерная квантовая телепортация теоретически возможна. Однако: «Во-первых, нам нужно было разработать экспериментальный метод для реализации многоплановой телепортации, а также разработать необходимую технологию», — говорит Мануэль Эрхард из Венского института квантовой оптики и квантовой информации Австрийской академии наук.

Квантовое состояние, которое должно быть телепортировано, закодировано в возможных путях, которые может пройти фотон. Можно представить эти пути как три оптических волокна. Самое интересное, что в квантовой физике один фотон также может быть расположен во всех трех оптических волокнах одновременно.

Чтобы телепортировать это трехмерное квантовое состояние, исследователи использовали новый экспериментальный метод. Ядром квантовой телепортации является так называемое измерение Белла. Оно основан на многопортовом светоделителе, который направляет фотоны через несколько входов и выходов и соединяет все оптические волокна вместе. Кроме того, ученые использовали вспомогательные фотоны — они также отправляются в многолучевой делитель и могут интерферировать с другими фотонами.

Посредством разумного выбора определенных интерференционных паттернов квантовая информация может быть передана другому фотону вдали от входного фотона без их физического взаимодействия. Экспериментальная концепция не ограничивается только тремя измерениями, и в принципе может быть распространена на любое количество измерений, как подчеркивает Мануэль Эрхард.

Благодаря этому международная исследовательская группа также сделала важный шаг на пути к практическим приложениям, таким как будущий квантовый интернет, поскольку многомерные квантовые системы могут передавать большие объемы информации, чем кубиты.

«Этот результат может помочь соединить квантовые компьютеры с информационными возможностями за пределами кубитов», — говорит Антон Цайлингер, физик из Австрийской академии наук, об инновационном потенциале нового метода.

В будущей работе квантовые физики сосредоточатся на том, как расширить полученные знания для телепортации всего квантового состояния одного фотона или атома.

Источник: ab-news.ru

Добавить комментарий

Next Post

Физики создали самый маленький в мире двигатель

Исследователи из Австрийской академии наук и Венского университета экспериментально продемонстрировали то, что раньше было только теоретической возможностью. Вместе с физиками из Университета науки и технологии Китая им удалось телепортировать сложные квантовые состояния большой размерности. Исследовательские группы сообщают об этом в журнале Physical Review Letters. В своем исследовании ученые телепортировали квантовое состояние […]