Впервые достигнута сложная квантовая телепортация

27 August 2019

© ÖAW/Harald Ritsch
© ÖAW/Harald Ritsch

Исследователи из Австрийской академии наук экспериментально продемонстрировали то, что раньше было только теоретической возможностью. Вместе с физиками из Китая им удалось телепортировать сложные квантовые состояния большой размерности.

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, нужно было разработать экспериментальный метод для реализации многоплановой телепортации, а также разработать необходимую технологию.

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.

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

Ставьте лайки и подписывайтесь на наш канал AB-News Новости науки