Fysikere har demonstreret for første gang processen med kvanteteleportering fra en siliciumchip til en anden. Deres system, der er bygget på principperne for integreret optik, bruger en kombination af ikke-lineære fotonkilder og lineære kvante kredsløb. Dette design giver en af de hittil højeste teleporteringsnøjagtigheder. Arbejde offentliggjort i Nature Physics.
For at bygge systemer til behandling og transmission af kvanteinformation bruger forskere ofte principperne for integreret optik. Optik har adskillige væsentlige fordele: det giver dig f.eks. Mulighed for at skalere systemet og øge dets computerkapacitet. Arbejde med kvantedata i integreret optik kræver imidlertid implementering af flere komplekse mekanismer. Et sådant system skal være i stand til at generere grupper af enkeltfotoner, kontrollere dem og derefter registrere.
I tidligere værker har fysikere allerede stået over for problemet med at skabe en generator med tilstrækkeligt lyse og adskillige fotoner. Derudover er det en temmelig vanskelig opgave at kombinere en fotonkilde med kvantekredsløb (optagere) i en kompakt enhed. På trods af dette lykkedes forskere i 2014 kvanteteleportering af en foton i en enkelt siliciumchip.
Nu har et internationalt team af videnskabsfolk ledet af Daniel Llewellyn fra University of Bristol bygget et system, der tillader kvanteteleportering fra en chip til en anden. Den består af to dele - en sender (5 × 3 millimeter) og en modtager (3,5 × 1,5 millimeter). Senderen er et netværk af ikke-lineære fotonkilder og lineære kvante kredsløb.
Først genereres to par fotoner og ledes gennem en sensor for at bestemme, om de er sammenfiltret. De ledes derefter gennem bølgelederkanalerne til et lineært kvantekredsløb (en sekvens af kvanteeksperimenter). Det sidste trin er måling ved hjælp af et system af Mach-Zehnder-interferometre (denne enhed består af en bølgeleder, der forgrenes i to dele; elektroderne, der er placeret på siderne af interferometerarme, bringer igen bjælken i en enkelt). En af de sammenfiltrede fotoner sendes til modtageren over et 10 meter fiberoptisk kabel. Modtageren foretager de samme interferometermålinger som senderen.
Skematisk gengivelse af enheden. og. sender b. modtager.
Installationen kan teleportere fotoner inden for en og to chips (i tilfælde af to chips var de i en afstand af 10 meter fra hinanden). Graden af sammenfald mellem kvantetilstander (nøjagtighed af teleportering) i den første tilstand er 0,906, i den anden - 0,885. I arbejdet med teleportering i 2014 opnåede fysikere et tal på ca. 0,89.
Ifølge forfatterne kan deres arbejde være nyttigt i større skala integrerede optikprojekter, der er anvendelige inden for kvantekommunikation og beregning. Vi taler ikke kun om en kvantecomputer, men også om et kvantenetværk implementeret efter optiske principper. Forbedring af nøjagtigheden af datatransmission vil gøre det muligt for fysikere at skabe mere effektiv kommunikation baseret på kvanteteleportering.
Salgsfremmende video:
For ikke længe siden fotograferede forskere kvanteforvikling, du kan se på det. Og professor Alexander Lvovsky fortalte os, hvordan vi korrekt kan forstå eksperimenter med sammenfiltrede partikler.
Oleg Makarov
