Fyzici prvýkrát demonštrovali proces kvantovej teleportácie z jedného kremíkového čipu na druhý. Ich systém, postavený na princípoch integrovanej optiky, využíva kombináciu nelineárnych fotónových zdrojov a lineárnych kvantových obvodov. Táto konštrukcia poskytuje jednu z najvyšších presnosť teleportácie k dnešnému dňu. Publikácia publikovaná v Nature Physics.
Vedci často používajú zásady integrovanej optiky, aby vybudovali systémy na spracovanie a prenos kvantových informácií. Optika má niekoľko významných výhod: napríklad umožňuje škálovať systém a zvyšovať jeho výpočtovú kapacitu. Práca s kvantovými údajmi v integrovanej optike si však vyžaduje implementáciu niekoľkých zložitých mechanizmov. Takýto systém by mal byť schopný generovať skupiny jednotlivých fotónov, kontrolovať ich a potom registrovať.
Fyzici už v predchádzajúcich prácach čelili problému vytvorenia generátora s dostatočne jasnými a rozlíšiteľnými fotónmi. Okrem toho je kombináciou zdroja fotónov s kvantovými obvodmi (záznamníky) v jednom kompaktnom zariadení pomerne náročná úloha. Napriek tomu sa v roku 2014 vedcom podarilo dosiahnuť kvantovú teleportáciu fotónu v jednom kremíkovom čipe.
Medzinárodný tím vedcov vedený Danielom Llewellynom z University of Bristol teraz vybudoval systém, ktorý umožňuje kvantovú teleportáciu z jedného čipu na druhý. Skladá sa z dvoch častí - vysielača (5 × 3 milimetre) a prijímača (3,5 × 1,5 milimetra). Vysielač je sieťou nelineárnych fotónových zdrojov a lineárnych kvantových obvodov.
Najskôr sa vygenerujú dva páry fotónov a prechádzajú cez senzor, aby sa určilo, či sú zapletené. Potom sú nasmerované cez vlnovodné kanály do lineárneho kvantového obvodu (sled kvantových experimentov). Posledným stupňom je meranie pomocou systému Mach-Zehnderových interferometrov (toto zariadenie sa skladá z vlnovodu, ktorý sa rozvetví na dve časti; elektródy umiestnené na stranách ramien interferometra opäť prenesú lúč do jedného). Jeden zo zapletených fotónov sa posiela do prijímača 10-metrovým optickým káblom. Prijímač vykonáva rovnaké merania interferometra ako vysielač.
Schematické znázornenie zariadenia. a. vysielač b. prijímač.
Inštalácia môže teleportovať fotóny v rámci jedného a dvoch čipov (v prípade dvoch čipov boli vo vzdialenosti 10 metrov od seba). Stupeň zhodnosti kvantových stavov (presnosť teleportácie) v prvom móde je 0,906, v druhom móde - 0,885. V práci na teleportácii v roku 2014 fyzici dosiahli hodnotu okolo 0,89.
Podľa autorov môže byť ich práca užitočná vo veľkých integrovaných projektoch optiky, ktoré sú použiteľné v oblasti kvantovej komunikácie a výpočtu. Hovoríme nielen o kvantovom počítači, ale aj o kvantovej sieti implementovanej na optických princípoch. Zlepšenie presnosti prenosu údajov umožní fyzikom vytvárať efektívnejšiu komunikáciu založenú na kvantovom teleportovaní.
Propagačné video:
Nedávno vedci fotografovali kvantové zapletenie, môžete sa na to pozrieť. A profesor Alexander Ľvovský nám hovoril o tom, ako správne porozumieť pokusom so zapletenými časticami.
Oleg Makarov