Fiziki so prvič pokazali postopek kvantne teleportacije z enega silicijevega čipa na drugega. Njihov sistem, zgrajen na principih integrirane optike, uporablja kombinacijo nelinearnih fotonskih virov in linearnih kvantnih vezij. Ta zasnova zagotavlja eno najvišjih teleportacijskih natančnosti do zdaj. Delo objavljeno v reviji Nature Physics.
Za izgradnjo sistemov za obdelavo in prenos kvantnih informacij znanstveniki pogosto uporabljajo načela integrirane optike. Optika ima več pomembnih prednosti: na primer omogoča sistem za povečanje obsega in povečanje njegove računalniške zmogljivosti. Delo s kvantnimi podatki v integrirani optiki pa zahteva izvajanje več zapletenih mehanizmov. Tak sistem bi moral biti sposoben generirati skupine posameznih fotonov, jih nadzirati in nato registrirati.
V prejšnjih delih so se fiziki že soočili s problemom ustvarjanja generatorja z dovolj svetlimi in prepoznavnimi fotoni. Poleg tega je kombiniranje vira fotonov s kvantnimi vezji (snemalniki) znotraj ene kompaktne naprave precej težka naloga. Kljub temu je znanstvenikom leta 2014 uspelo kvantno teleportacijo fotona znotraj enega silicijevega čipa.
Zdaj je mednarodna skupina znanstvenikov pod vodstvom Daniela Llewellyna z univerze v Bristolu zgradila sistem, ki omogoča kvantno teleportacijo iz enega čipa v drugega. Sestavljen je iz dveh delov - oddajnika (5 × 3 milimetra) in sprejemnika (3,5 × 1,5 milimetra). Oddajnik je mreža nelinearnih fotonskih virov in linearnih kvantnih vezij.
Najprej nastaneta dva para fotonov in se preneseta skozi senzor, da se ugotovi, ali sta zapletena. Nato jih preko valovnih kanalov usmerimo v linearno kvantno vezje (zaporedje kvantnih eksperimentov). Zadnja stopnja je merjenje s sistemom Mach-Zehnderjevih interferometrov (ta naprava je sestavljena iz valovoda, ki se razveja na dva dela; elektrode, ki se nahajajo na straneh ročic interferometra, ponovno spustijo žarek v en sam). Eden od zapletenih fotonov se pošlje sprejemniku preko 10-metrskega optičnega kabla. Sprejemnik opravi enake meritve interferometra kot oddajnik.
Shematski prikaz naprave. in. oddajnik b. sprejemnik.
Namestitev lahko teleportira fotone znotraj enega in dveh čipov (v primeru dveh čipov sta bila na razdalji 10 metrov drug od drugega). Stopnja naključja kvantnih stanj (natančnost teleportacije) v prvem načinu znaša 0,906, v drugem - 0,885. V delu s teleportacijo v letu 2014 so fiziki dosegli vrednost približno 0,89.
Po mnenju avtorjev je njihovo delo lahko uporabno pri obsežnejših projektih integrirane optike, ki so uporabni na področju kvantne komunikacije in računanja. Govorimo ne le o kvantnem računalniku, ampak tudi o kvantni mreži, ki se izvaja na optičnih načelih. Izboljšanje natančnosti prenosa podatkov bo fizikom omogočilo ustvarjanje učinkovitejših komunikacij, ki temeljijo na kvantni teleportaciji.
Promocijski video:
Nedolgo nazaj so znanstveniki fotografirali kvantno zapletenost, lahko si jo ogledate. In profesor Aleksander Lvovski nam je povedal, kako pravilno razumeti poskuse z zapletenimi delci.
Oleg Makarov