Fysiker har för första gången demonstrerat processen för kvantteleportering från ett kiselchip till ett annat. Deras system, byggt på principerna för integrerad optik, använder en kombination av olinjära fotonkällor och linjära kvantkretsar. Denna design ger en av de hittills högsta teleporteringsnoggrannheterna. Arbetet publiceras i Nature Physics.
För att bygga system för bearbetning och överföring av kvantinformation använder forskare ofta principerna för integrerad optik. Optik har flera väsentliga fördelar: till exempel kan du skala systemet och öka dess beräkningskapacitet. Att arbeta med kvantdata i integrerad optik kräver dock implementering av flera komplexa mekanismer. Ett sådant system bör kunna generera grupper av enstaka fotoner, kontrollera dem och sedan registrera.
I tidigare verk har fysiker redan mött problemet med att skapa en generator med tillräckligt ljusa och urskiljbara fotoner. Dessutom är det ganska svårt att kombinera en fotonkälla med kvantkretsar (inspelare) i en kompakt enhet. Trots detta lyckades forskare med kvantteleportering av en foton inom ett enda kiselchip.
Nu har ett internationellt team av forskare under ledning av Daniel Llewellyn från University of Bristol byggt ett system som tillåter kvantteleportering från ett chip till ett annat. Den består av två delar - en sändare (5 × 3 millimeter) och en mottagare (3,5 × 1,5 millimeter). Sändaren är ett nätverk av olinjära fotonkällor och linjära kvantkretsar.
Först alstras två par fotoner och passeras genom en sensor för att bestämma om de är intrasslade. De riktas sedan genom vågledarkanalerna till en linjär kvantkrets (en sekvens av kvantexperiment). Det sista steget är mätning med hjälp av ett system med Mach-Zehnder-interferometrar (den här enheten består av en vågledare som förgrenas i två delar; elektroderna som finns på sidorna av interferometerarmarna återför strålen till en enda). En av de intrasslade fotonerna skickas till mottagaren över en 10-meter fiberoptisk kabel. Mottagaren gör samma interferometermätningar som sändaren.
Schematisk representation av enheten. och. sändare b. mottagare.
Installationen kan teleportera fotoner inom en och två chips (för två chips var de på ett avstånd av 10 meter från varandra). Graden av sammanfall av kvanttillstånd (teleporteringens noggrannhet) i det första läget är 0,906, i det andra - 0,885. I arbetet med teleportering 2014 uppnådde fysiker en siffra på cirka 0,89.
Enligt författarna kan deras arbete vara användbart i större skala integrerade optikprojekt som är tillämpliga inom kvantkommunikation och beräkning. Vi talar inte bara om en kvantdator utan också om ett kvantnätverk implementerat på optiska principer. Att förbättra dataöverföringens noggrannhet gör det möjligt för fysiker att skapa effektivare kommunikationer baserade på kvantteleportering.
Kampanjvideo:
För inte så länge sedan fotograferade forskare kvantförvirring, du kan titta på det. Och professor Alexander Lvovsky berättade om hur vi förstår rätt experiment med intrasslade partiklar.
Oleg Makarov
