Füüsikud on esimest korda demonstreerinud kvant-teleporteerimisprotsessi ühelt räni kiibilt teisele. Nende integreeritud optika põhimõtetel üles ehitatud süsteem kasutab mittelineaarsete footoniallikate ja lineaarsete kvantiskeemide kombinatsiooni. See disain tagab seni ühe kõrgeima teleportatsiooni täpsuse. Töö avaldatud ajakirjas Nature Physics.
Kvantteabe töötlemiseks ja edastamiseks mõeldud süsteemide loomiseks kasutavad teadlased sageli integreeritud optika põhimõtteid. Optikal on mitmeid olulisi eeliseid: näiteks võimaldab see süsteemi skaleerida, suurendades selle arvutusvõimet. Kvantandmetega töötamine integreeritud optikas nõuab aga mitme keeruka mehhanismi rakendamist. Selline süsteem peaks suutma genereerida üksikute footonite rühmi, neid kontrollida ja seejärel registreerida.
Varasemates töödes on füüsikud juba puutunud kokku piisavalt heledate ja eristatavate footonitega generaatori loomise probleemiga. Lisaks on üsna kompaktseks ülesandeks footoniallika ühendamine kvantringidega (salvestidega) ühes kompaktses seadmes. Sellest hoolimata õnnestus teadlastel 2014. aastal footon kvant-teleporteerida ühe ränikiibi piires.
Nüüd on Bristoli ülikooli Daniel Llewellyni juhitud rahvusvaheline teadlaste meeskond ehitanud süsteemi, mis võimaldab kvant-teleporteerimist ühest kiibist teise. See koosneb kahest osast - saatjast (5 × 3 millimeetrit) ja vastuvõtjast (3,5 × 1,5 millimeetrit). Saatja on mittelineaarsete footoniallikate ja lineaarsete kvantiskeemide võrk.
Kõigepealt genereeritakse ja anduri kaudu juhitakse läbi kaks paari footoneid, et teha kindlaks, kas need on omavahel takerdunud. Seejärel suunatakse nad läbi lainejuhi kanalite lineaarsesse kvantringi (kvantkatsete jada). Viimane etapp on mõõtmine Mach-Zehnderi interferomeetrite süsteemi abil (see seade koosneb lainejuhist, mis hargneb kaheks osaks; interferomeetri käepidemete külgedel asuvad elektroodid viivad tala jälle üheks). Üks takerdunud footonitest saadetakse vastuvõtjasse 10-meetrise kiudoptilise kaabli kaudu. Vastuvõtja teeb samu interferomeetri mõõtmisi kui saatja.
Seadme skemaatiline esitus. ja. saatja b. vastuvõtja.
Installatsioon suudab footoneid ühe ja kahe kiibi piires teleportida (kahe kiibi puhul olid nad teineteisest 10 meetri kaugusel). Kvant olekute kokkulangevuse aste (teleportatsiooni täpsus) on esimeses režiimis 0,906, teises - 0,885. 2014. aastal teleportatsiooni käsitlevas töös saavutasid füüsikud näitaja umbes 0,89.
Autorite sõnul võib nende töö olla kasulik suuremahulistes integreeritud optikaprojektides, mis on rakendatavad kvantkommunikatsiooni ja arvutamise valdkonnas. Me ei räägi mitte ainult kvantarvutist, vaid ka optilistel põhimõtetel rakendatud kvantvõrgust. Andmeedastuse täpsuse parandamine võimaldab füüsikutel luua kvantteleportatsioonil põhinevaid tõhusamaid kommunikatsioone.
Reklaamvideo:
Mitte kaua aega tagasi pildistasid teadlased kvantteki takerdumist, saate seda vaadata. Ja professor Aleksander Lvovsky rääkis meile, kuidas õigesti mõista katseid takerdunud osakestega.
Oleg Makarov
