Физикам впервые удалось осуществить сложную квантовую телепортацию

Австрийская академия наук

Австрийским и китайским ученым впервые удалось телепортировать трехмерные квантовые состояния. Многомерная телепортация может сыграть важную роль в создании будущих квантовых компьютеров.

Исследователи из Австрийской академии наук и Венского университета экспериментально продемонстрировали то, что раньше было только теорией. Вместе с физиками из Университета науки и технологии Китая им удалось телепортировать сложные многомерные квантовые состояния. Выводы ученых были опубликованы в журнале Physical Review Letters.

В своем исследовании физики телепортировали квантовое состояние одного фотона (легкой частицы) в другой более отдаленный. Ранее можно было передать только двухуровневые состояния (кубиты), то есть информацию со значениями «0» или «1». Однако ученым удалось телепортировать трехуровневое состояние или критрит.

С 1990-х годов известно, что многомерная квантовая телепортация теоретически возможна. Однако «во-первых, нам нужно было разработать экспериментальный метод для реализации многомерной телепортации, а во-вторых, создать необходимую технологию», - рассказал Мануэль Эрхард из Венского института квантовой оптики.

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 состояние, исследователи использовали новый экспериментальный метод. Ядром квантовой телепортации является так называемое измерение Белла. Он основан на мульти-портовом 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 светоделитель и могут мешать другим фотонам.

Посредством разумного выбора определенных интерференционных фигур квантовая информация может быть передана другому фотону, который находится на определенном расстоянии от основного фотона без их физического взаимодействия. Экспериментальная концепция не ограничивается тремя измерениями, но в принципе может быть распространена на любое количество измерений, подчеркивает Эрхард.

Благодаря этому исследователи сделали важный шаг на пути к практическим приложениям, таким как будущий квантовый интернет, поскольку многомерные квантовые системы могут передавать большие объемы информации, чем кубиты.

В будущем физики сосредоточатся на расширении полученных знаний для телепортации всего квантового состояния одного фотона или атома.

Физикам впервые удалось осуществить сложную квантовую телепортацию

Картина дня

Наши публикации