Fyzici poprvé demonstrovali proces kvantové teleportace z jednoho křemíkového čipu na druhý. Jejich systém, postavený na principech integrované optiky, používá kombinaci nelineárních zdrojů fotonů a lineárních kvantových obvodů. Tento design poskytuje jednu z nejvyšších přesných teleportačních přesností. Práce publikované v Nature Physics.
Při stavbě systémů pro zpracování a přenos kvantových informací vědci často používají principy integrované optiky. Optika má několik významných výhod: například vám umožňuje škálovat systém a zvýšit jeho výpočetní kapacitu. Práce s kvantovými daty v integrované optice však vyžaduje implementaci několika složitých mechanismů. Takový systém by měl být schopen generovat skupiny jednotlivých fotonů, řídit je a poté registrovat.
V předchozích pracích se fyzici již potýkali s problémem vytvoření generátoru s dostatečně jasnými a rozlišitelnými fotony. Kombinace zdroje fotonů s kvantovými obvody (záznamníky) v jednom kompaktním zařízení je navíc poměrně obtížný úkol. Přesto se vědcům v roce 2014 podařilo kvantově teleportovat foton v jediném křemíkovém čipu.
Mezinárodní tým vědců vedený Danielem Llewellynem z University of Bristol nyní vybudoval systém, který umožňuje kvantovou teleportaci z jednoho čipu na druhý. Skládá se ze dvou částí - vysílače (5 × 3 mm) a přijímače (3,5 × 1,5 mm). Vysílač je síť nelineárních zdrojů fotonů a lineárních kvantových obvodů.
Nejprve se vygenerují dva páry fotonů a projdou se senzorem, aby se určilo, zda jsou zapleteny. Potom jsou směrovány vlnovodnými kanály do lineárního kvantového obvodu (sled kvantových experimentů). Posledním stupněm je měření pomocí systému Mach - Zehnderových interferometrů (toto zařízení se skládá z vlnovodu, který se rozvětví na dvě části; elektrody umístěné po stranách ramen interferometru opět přivedou paprsek do jediné). Jeden z propletených fotonů je odeslán do přijímače přes 10metrový kabel z optických vláken. Přijímač provádí stejná měření interferometru jako vysílač.
Schematické znázornění zařízení. a. vysílač b. přijímač.
Instalace může teleportovat fotony uvnitř jednoho a dvou čipů (v případě dvou čipů byly ve vzdálenosti 10 metrů od sebe). Stupeň shodnosti kvantových stavů (přesnost teleportace) v prvním režimu je 0,906, ve druhém - 0,885. V práci na teleportaci v roce 2014 dosáhli fyzici asi 0,89.
Podle autorů může být jejich práce užitečná v rozsáhlých integrovaných optických projektech, které jsou použitelné v oblasti kvantové komunikace a výpočtu. Mluvíme nejen o kvantovém počítači, ale také o kvantové síti implementované na optických principech. Zlepšení přesnosti přenosu dat umožní fyzikům vytvářet efektivnější komunikaci založenou na kvantovém teleportaci.
Propagační video:
Nedávno vědci fotografovali kvantové zapletení, můžete se na to podívat. A profesor Alexander Lvovsky nám řekl, jak správně rozumět experimentům se zapletenými částicemi.
Oleg Makarov