Уперше фізикам вдалося здійснити квантову телепортацію електронної інформації. Збережену на мікросхемі інформацію телепортували на відстань 6 міліметрів. Хоча вона ще далека від дематеріалізації з науково-фантастичних серіалів (як «Зоряний шлях»), проте перший важливий крок зроблено, – повідомляють науковці в журналі «Nature». Метод є надзвичайно швидким, його розглядають як основу для розвитку квантових комп'ютерів: щосекунди можна переносити приблизно 10 000 кубітів (квантових бітів) інформації.
«Під час звичайної телекомунікації інформацію передають через електромагнітні імпульси», – розповідає керівник дослідження Андреас Вальраф зі Швейцарського федерального технологічного інституту Цюріха. «Наприклад, у мобільному зв’язку транспортують імпульсні радіохвилі, а в опто-волоконних передавачах – світлові хвилі. На противагу цьому, у квантовій телепортації дематеріалізують не носій інформації – хвилю чи світло, – а саму інформацію. Це стало можливим завдяки особливій властивості квантової системи – так званим сплутаним квантовим станам. Сплутані квантові стани випливають з принципу суперпозиції - фундаментального принципу квантових систем, якого не можна збагнути за допомогою класичної логіки. Згідно з цим принципом,система, що може знаходитись в станах [psi_1] і [psi_2], може одночасно перебувати й в станах а[psi_1 + b[psi_2 ], де [a] та [b] - будь-які комплексні числа. Квантові стани називають "сплутаними", оскільки вимірювання характеристик однієї з частинок призводить до одночасного обмеження значень цих властивостей для інших частинок, незважаючи на віддаль між ними. Змінюючи значення одного кубіта, можна автоматично змінювати значення іншого. Вказаний принцип дослідники використали для телепортації інформації за принципом: зникає у відправнику, з’являється в одержувача.
Для підготовки квантової телепортації фізики запрограмували квантово-механічну інформацію на чіп. Вона складалася з двох сплутаних квантових бітів, так званих трансмон-кубітів, які пов’язали у такий спосіб, щоб вони діяли як квантовий логічний вентиль типу CNOT. CNOT інвертує квантову інформацію за таким принципом
Вхід Вихід
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 0 |
На іншому кінці чіпа містився третій кубіт, сплутаний з другим кубітом відправника. Під час перенесення квантової телепортації передавач інвертує перший кубіт у другий. Це руйнує зв’язок з третім, і він змінює свій стан так, щоб він точно відповідав першому.
Таким чином, стан приймального пристрою автоматично пристосувався до передавального пристрою. Як наслідок, електронну інформацію можна зчитувати без додаткової передачі фізичних частинок. «Квантову телепортацію можна порівняти з дематеріалізацією в науково-фантастичному серіалі «Зоряний шлях», – сказав Вальраф. – Інформація не прямує з пункту А до пункту Б. Вона з’являться в точці Б, а в точці А вона зникає, коли її зчитують з точки B».
Відстань у 6 міліметрів, на яку вдалося здійснити переміщення, може здатися малою у порівнянні з іншими експериментами телепортації. Рік тому, наприклад, австрійським вченим удалося телепортувати інформацію на більше, ніж сто кілометрів між Канарськими островами Ла-Пальма й Тенеріфе. Однак цей експеримент був принципово іншим, адже в ньому йшлося про оптичні систем з видимим світлом.
Особливою перевагою розробленої системи телепортації є її швидкість – набагато більша, ніж у попередніх попередніх системах телепортації: за секунду можна передати до 10 000 кубітів.
"Телепортація є важливою технологією майбутнього в галузі квантової обробки інформації", – стверджує Андреас Вальраф. Так, наприклад, з однієї точки можна буде транспортувати інформацію на квантовий чіп чи майбутні квантові процесори. На відміну від теперішніх інформаційних технологій, що засновані на класичній фізиці, квантово-фізична інформація має значну перевагу: її щільність значно вища, тож у квантових бітах можна зберігати й обробляти інформацію ефективншіше, ніж у тій же кількості класичних бітів.
22.08.2013