Немецким ученым удалось сделать огромный шаг к созданию квантового компьютера. За счёт телепортирования сложных квантовых состояний фотонов им впервые удалось передать не один, а сразу два квантовых бита информации.
Немецким ученым во главе с Цян Джаном из Института физики при Гейдельбергском университете удалось провести телепортацию сложной системы – комбинированного квантового состояния двух пар фотонов.
Как сообщил журнал Nature Physics, Джан с коллегами осуществили телепортацию квантового состояния между двумя поляризованными парами фотонов.
Фактически это огромный шаг вперед к созданию квантового компьютера, ведь удалось передать целых два кубита информации.
Как сообщают физики, достоверность передачи квантового состояния результата составила от 65 до 86%, что намного превосходит 40% рубеж, устанавливаемый квантовыми законами – если бы информация о состоянии передавалась другими путями.
Опыт по телепортации более 70 лет назад предложил Альберт Эйнштейн, но до сих пор в ходе экспериментов осуществлялась лишь телепортация свойств отдельных частиц и атомов.
Впервые телепортировать отдельные фотоны смогли физики Австралийского национального университета в Канберре. Они использовали свойство фотонов принимать «связанные» состояния, которые возникают при взаимодействии двух квантовых частиц. И если в дальнейшем частицы разнести в пространстве, то изменение состояния одной из них приводит к аналогичному изменению и во второй частице.
Несколько позже сразу две группы ученых сумели телепортировать отдельные атомы. А точнее, информацию от одного атома к другому. Телепортировать информацию удалось сразу двум независимым группам ученых – в США и Австрии. Об открытии сообщили два крупнейших научных издания – Nature и Science.
Независимые группы одновременно заявили об успехе, достигнутом в детерминированной (предсказуемой) телепортации атомов. Ученые из Университета в Инсбруке использовали для этого ионы кальция (40Ca+), а физики из Национального института стандартов и технологий в США ионы бериллия (9Be+).
Как и в случае с фотонами, суть эксперимента сводится к следующему: ученые создают два «связанных» иона (то есть иона с абсолютно одинаковыми свойствами) – ионы В и С (см. схему). Затем с помощью системы призм их разделяют. В установке из золотых электродов ион В направляется к источнику сигнала с информацией, а второй (С) – к месту приема сигнала. После этого В сталкивают с третьим, вспомогательным ионом А, который находится в возбужденном состоянии. В результате столкновения ион А передает энергию иону В. В то же мгновение «связанный» с ионом В ион С также возбуждается, хотя физического контакта между ними нет. То есть происходит телепортация квантового состояния.
По словам телепортаторов фотонов, их технология поможет по-новому использовать квантовые эффекты в коммуникации, связи и вычислительных системах, которые будут работать быстрее любого существующего компьютера. До нынешнего опыта было неизвестно, возможно ли телепортировать более сложные состояния.
Алексей Паевский.
Справка: КУБИТ
Кубит (q-бит, кьюбит; от quantum bit) — единица квантовой информации или наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере . Слово «qubit» ввел в употребление Бен Шумахер из Кеньон-колледжа (США) в 1995г., а доктор физико-математических наук А. К. Звездин в своей статье предположил вариант перевода «q-бит». Иногда также можно встретить название «квантбит».
