Fysikere har demonstrert for første gang prosessen med kvanteteleportering fra en silisiumbrikke til en annen. Systemet deres, bygget på prinsippene for integrert optikk, bruker en kombinasjon av ikke-lineære fotonkilder og lineære kvantekretser. Denne designen gir en av de hittil høyeste teleporteringsnøyaktigheter. Arbeid publisert i Nature Physics.
For å bygge systemer for behandling og overføring av kvanteinformasjon bruker forskere ofte prinsippene for integrert optikk. Optikk har flere viktige fordeler: for eksempel lar den deg skalere systemet og øke beregningskapasiteten. Å jobbe med kvantedata i integrert optikk krever imidlertid implementering av flere komplekse mekanismer. Et slikt system skal kunne generere grupper med enkeltfotoner, kontrollere dem og deretter registrere.
I tidligere arbeider har fysikere allerede møtt problemet med å lage en generator med tilstrekkelig lyse og skillelige fotoner. I tillegg er det en ganske vanskelig oppgave å kombinere en fotonkilde med kvantekretser (opptakere) i en kompakt enhet. Til tross for dette, i 2014, lyktes forskere med kvanteteleportering av et foton i en enkelt silisiumbrikke.
Nå har et internasjonalt team av forskere ledet av Daniel Llewellyn fra University of Bristol bygget et system som tillater kvanteteleportering fra en chip til en annen. Den består av to deler - en sender (5 × 3 millimeter) og en mottaker (3,5 × 1,5 millimeter). Senderen er et nettverk av ikke-lineære fotonkilder og lineære kvantekretser.
Først blir to par fotoner generert og ført gjennom en sensor for å bestemme om de er viklet inn. De ledes deretter gjennom bølgelederkanalene til en lineær kvantekrets (en sekvens av kvanteeksperimenter). Det siste trinnet er måling ved hjelp av et system med Mach - Zehnder interferometre (denne enheten består av en bølgeleder som forgrenes i to deler; elektroder som er plassert på sidene av interferometerarmene fører igjen strålen til en enkelt). En av de sammenfiltrede fotonene sendes til mottakeren over en 10-meter fiberoptisk kabel. Mottakeren foretar de samme interferometermålingene som senderen.
Skjematisk fremstilling av enheten. og. sender b. mottaker.
Installasjonen kan teleportere fotoner innen en og to brikker (for to brikker, de var i en avstand på 10 meter fra hverandre). Graden av tilfeldighet av kvantetilstander (nøyaktighet av teleportering) i den første modusen er 0,906, i den andre - 0,885. I arbeidet med teleportering i 2014 oppnådde fysikere et tall på rundt 0,89.
I følge forfatterne kan arbeidet deres være nyttig i større skala integrerte optikkprosjekter som er anvendelige innen kvantekommunikasjon og beregning. Vi snakker ikke bare om en kvantemaskin, men også om et kvantenettverk implementert etter optiske prinsipper. Å forbedre nøyaktigheten i dataoverføring vil gjøre det mulig for fysikere å lage mer effektiv kommunikasjon basert på kvanteteleportering.
Salgsfremmende video:
For ikke lenge siden fotograferte forskere kvanteforviklinger, du kan se på det. Og professor Alexander Lvovsky fortalte om hvordan vi kan forstå forsøk på riktig måte med sammenfiltrede partikler.
Oleg Makarov
