Команда исследователей из Делфтского технологического университета (Нидерланды) удачно применяла квантовую телепортацию как средство коммуникации на расстоянии около трёх метров. В научной статье, размещённой на страницах Science, очень подчёркивается, что это сделано со стопроцентной надежностью и без нежелательных трансформаций спинового состояния квантовых битов.
Телепортация считается одной из самых фантастических разработок, с которой связывают радикальное изменение будущего. Но в случае если для обывателей это грезы о мгновенном перемещении предметов и людей в пространстве, то для физиков – в полной мере определённая задача передачи состояния между отдельными частицами.
Художественное представление квантовой телепортации (изображение: tudelft.nl).
«Компьютерра» уже писала об успешной передаче квантовых особенностей между двумя фотонами в запутанном состоянии на расстояние в сто сорок три километра и попытках приспособить квантовую телепортацию для энергопередачи.
Главная мысль квантовой телепортации пребывает в том, дабы применять взаимозависимые квантовые состояния двух либо более частиц для передачи информации. Предполагается, что способ будет трудиться из-за свойства запутанных пар: измерение – соответственно, изменение – волновой функции одной из них поменяет её у второй независимо от расстояния между ними. Соответственно, в случае если спиновое состояние одного кубита изменится, то это приведёт к его предсказуемым трансформациям в другом кубите.
До недавнего времени все экспериментальные попытки реализовать данный принцип для передачи данных приводили ко множеству непредусмотренных трансформаций квантовых состояний вовлечённых частиц. В следствии разных побочных эффектов процент неточностей был через чур велик. Их не было возможности как-то скорректировать и применять квантовую телепортацию в настоящих приложениях более действенно, чем существующие разработки.
Экспериментальная установка для квантовой телепортации в Делфтском технологическом университете. Низкотемпературные камеры видны в её дальних углах (фото: phys.org).
В новом изучении научной группы из университета в Делфте кубиты приобретали самоё надёжным способов среди всех известных – путём захвата электронов в кристаллах бриллианта лазерным лучом при сверхнизких температурах. В следствии этого процесса получалась совокупность с всецело детерминированным двухкубитовым состоянием (известным в английской литературе как состояние Белла). Между двумя кристаллами, находящимися в одной лаборатории, был установлен прямой канал квантовой телепортации.
Бриллианты были выбраны вследствие того что всегда, в то время, когда в их кристаллической решётке атом углерода заменяется атомом азота, в оптически прозрачном кристалле формируется естественная электронная ловушка.
Один из чипов, использованных для квантовой телепортации. Кристалл бриллианта находится совершенно верно посередине и содержит регистр квантовых битов (фото: tudelft.nl).
Расстояние между двумя криокамерами составило всего десять футов, либо чуть больше трёх метров. По окончании аналогичного опыта на Канарских островах, где квантовую телепортацию между лабораторными комплексами в Ла-Пальма и Тенерифе выполнили легко через воздух, достижение нидерландской группы не выглядит прорывом. Но начальник группы доктор наук Рональд Хэнсон (Ronald Hanson) поясняет, что дело тут не только в расстоянии: «Тот факт, что мы можем трудиться с выбранной электронной ловушкой изолированно, разрешает измерить спин отдельного электрона либо кроме того ядра атома. Мы можем задать необходимый спин этим частицам и вычислять его потом. Крайне важно, что мы делаем это с материалом, из которого легко изготовить компьютерные чипы. Многие верят, что лишь твердотельные квантовые совокупности имеют потенциал дорасти до настоящей технологии».
Следующей целью авторов изучения станет попытка расширить расстояние между кубитами до тысячи трёхсот метров: это большая удалённость двух лабораторных строений на территории университетского кампуса. Другие научные группы постараются тем временем воспроизвести первый итог. В случае если это удастся, то алмазные спиновые кубиты станут главными кандидатами на создание масштабируемых квантовых сетей и компьютеров передачи данных на базе квантовых вычислений.
Будущий «квантовый интернет» разрешит делать надёжную передачу информации, фактически кроме возможность незаметного перехвата данных либо проведения атаки по типу «человек посередине».
Поклонников Star Trek должен разочаровать: телепортация людей, и вторых материальных тел в пространстве противоречит современным представлениям о законах физики. Да, мы также складываемся из ядер атома, окружённых электронами, но «квантовая телепортация» – только созвучный известному в фантастике процессу термин.
Храбрецов “Звёздного пути” в далеком прошлом стоило оштрафовать за превышение законов скорости и нарушение физики света (изображение: trekcore.com).
Он показался около двадцати лет назад для описания процесса передачи информации с применением ЭПР-коррелированных (характеризующихся неспециализированной волновой функцией) и заблаговременно подготовленных пар частиц. Для этого используется какой-либо классический канал связи (к примеру, оптический), передача данных по которому не имеет возможности происходить стремительнее скорости света. Так что ни о каком преодолении светового барьера и переносе материи обращение не идёт. Но у способа имеется множество реалистичных сфер применения.
«Уникальность отечественного способа состоит и в том, что телепортация гарантирует стопроцентную точность передачи данных, – комментирует доктор наук Хэнсон. – Они постоянно будут достигать конечной точки без неточностей».
Точно опыт группы Рональда Хэнсона отыщет использование и в квантовой криптографии. В частности, он способен оказать помощь в практической реализации известного метода квантового разделения ключей – ЭПР-протокола E91, предложенного Артуром Экертом ещё в первой половине 90-ых годов двадцатого века.