Физиците демонстрираха за първи път процеса на квантова телепортация от един силиконов чип в друг. Тяхната система, изградена на принципите на интегрираната оптика, използва комбинация от нелинейни източници на фотони и линейни квантови вериги. Този дизайн осигурява една от най-високите точности за телепортиране до момента. Работа, публикувана в Nature Physics.
За да изграждат системи за обработка и предаване на квантова информация, учените често използват принципите на интегрираната оптика. Оптиката има няколко значителни предимства: например тя ви позволява да мащабирате системата, увеличавайки нейния изчислителен капацитет. Работата с квантовите данни в интегрираната оптика обаче изисква прилагането на няколко сложни механизма. Такава система трябва да може да генерира групи от единични фотони, да ги контролира и след това да се регистрира.
В предишни работи физиците вече са се сблъсквали с проблема за създаването на генератор с достатъчно ярки и различими фотони. В допълнение, комбинирането на фотонен източник с квантови схеми (рекордери) в рамките на едно компактно устройство е доста трудна задача. Въпреки това през 2014 г. учените успяха да извършат квантова телепортация на фотон в рамките на един силиконов чип.
Сега международен екип от учени, ръководен от Даниел Лелелин от университета в Бристол, е изградил система, която позволява квантова телепортация от един чип в друг. Състои се от две части - предавател (5 × 3 милиметра) и приемник (3,5 × 1,5 милиметра). Предавателят е мрежа от нелинейни източници на фотони и линейни квантови вериги.
Първо се генерират две двойки фотони и преминават през сензор, за да се определи дали те са оплетени. След това се насочват по вълноводните канали към линейна квантова верига (последователност от квантови експерименти). Последният етап е измерване с помощта на система от интерферометри на Mach-Zehnder (това устройство се състои от вълновод, който се разклонява на две части; електродите, разположени отстрани на рамената на интерферометъра, отново привеждат лъча в един). Един от заплетените фотони се изпраща към приемника по 10-метров оптичен кабел. Приемникът прави същите измервания на интерферометъра като предавателя.
Схематично представяне на устройството. и. предавател b. приемник.
Инсталацията може да телепортира фотони в рамките на един и два чипа (в случай на два чипа, те са били на разстояние 10 метра един от друг). Степента на съвпадение на квантовите състояния (точност на телепортацията) в първия режим е 0,906, във втория - 0,885. В работата по телепортацията през 2014 г. физиците постигнаха цифра около 0,89.
Според авторите тяхната работа може да бъде полезна в по-мащабни проекти за интегрирана оптика, които са приложими в областта на квантовата комуникация и изчисленията. Говорим не само за квантов компютър, но и за квантова мрежа, реализирана на оптични принципи. Подобряването на точността на предаване на данни ще позволи на физиците да създадат по-ефективни комуникации, базирани на квантовата телепортация.
Промоционално видео:
Не много отдавна учените снимаха квантово заплитане, можете да го погледнете. И професор Александър Лвовски ни разказа как да разберем правилно експериментите с заплетени частици.
Олег Макаров