Fiziķi pirmo reizi demonstrēja kvantu teleportācijas procesu no vienas silīcija mikroshēmas uz otru. Viņu sistēma, kas balstīta uz integrētās optikas principiem, izmanto nelineāru fotonu avotu un lineāro kvantu shēmu kombināciju. Šis dizains nodrošina līdz šim augstāko teleportācijas precizitāti. Darbs publicēts žurnālā Nature Physics.
Lai izveidotu kvantu informācijas apstrādes un pārsūtīšanas sistēmas, zinātnieki bieži izmanto integrētās optikas principus. Optikai ir vairākas nozīmīgas priekšrocības: piemēram, tā ļauj jums mērogot sistēmu, palielinot tās skaitļošanas jaudu. Tomēr darbam ar kvantu datiem integrētajā optikā ir nepieciešami vairāki sarežģīti mehānismi. Šādai sistēmai vajadzētu būt iespējai ģenerēt atsevišķu fotonu grupas, kontrolēt tos un pēc tam reģistrēties.
Iepriekšējos darbos fiziķi jau ir saskārušies ar ģeneratora izveidošanas problēmu ar pietiekami spilgtiem un atšķirīgiem fotoniem. Turklāt fotona avota apvienošana ar kvantu shēmām (ierakstītājiem) vienā kompaktā ierīcē ir diezgan grūts uzdevums. Neskatoties uz to, 2014. gadā zinātniekiem izdevās panākt fotona kvantu teleportēšanu vienā silīcija mikroshēmā.
Tagad starptautiska zinātnieku grupa, kuru vada Daniels Llewellyn no Bristoles universitātes, ir izveidojusi sistēmu, kas ļauj kvantu teleportēt no vienas mikroshēmas uz otru. Tas sastāv no divām daļām - raidītāja (5 × 3 milimetri) un uztvērēja (3,5 × 1,5 milimetri). Raidītājs ir nelineāru fotonu avotu un lineāru kvantu ķēžu tīkls.
Vispirms tiek ģenerēti divi fotonu pāri un izvadīti caur sensoru, lai noteiktu, vai tie ir sapinušies. Pēc tam caur viļņvada kanāliem tie tiek novirzīti uz lineāru kvantu shēmu (kvantu eksperimentu secība). Pēdējais posms ir mērīšana, izmantojot Mach-Zehnder interferometru sistēmu (šī ierīce sastāv no viļņvada, kas sadalās divās daļās; elektrodi, kas atrodas interferometra sviru sānos, atkal izstaro staru vienā). Viens no iespīlētajiem fotoniem tiek nosūtīts uztvērējam pa 10 metru optisko šķiedru kabeli. Uztvērējs veic tādus pašus interferometra mērījumus kā raidītājs.
Ierīces shematisks attēlojums. un. raidītājs b. uztvērējs.
Instalācija var teleportēt fotonus vienas un divu mikroshēmu ietvaros (divu mikroshēmu gadījumā tie atradās 10 metru attālumā viens no otra). Kvantu stāvokļu sakritības pakāpe (teleportācijas precizitāte) pirmajā režīmā ir 0,906, otrajā - 0,885. Darbā par teleportāciju 2014. gadā fiziķi sasniedza skaitli aptuveni 0,89.
Pēc autoru domām, viņu darbs var būt noderīgs lielāka mēroga integrētos optikas projektos, kas ir piemērojami kvantu komunikācijas un skaitļošanas jomā. Mēs runājam ne tikai par kvantu datoru, bet arī par kvantu tīklu, kas ieviests pēc optiskiem principiem. Datu pārraides precizitātes uzlabošana ļaus fiziķiem izveidot efektīvākus sakarus, kuru pamatā ir kvantu teleportācija.
Reklāmas video:
Ne tik sen, zinātnieki fotografēja kvantu sapīšanos, jūs varat to apskatīt. Un profesors Aleksandrs Ļvovskis pastāstīja par to, kā pareizi izprast eksperimentus ar sapinušām daļiņām.
Oļegs Makarovs