+22 голоса |
Квантовая телепортация, основа безопасных компьютерных коммуникаций будущего, может быть реализована посредством фотонных или материальных кубитов. В прошлом году физики телепортировали фотонные кубиты на рекордное расстояние в 143 км.
Для материальных кубитов телепортация более сложна, так как требует квантовой памяти и сильного взаимодействия между светом и веществом. В предшествующих экспериментах максимальная дистанция подобного переноса ограничивалась одним метром из-за низкой эффективности сбора фотонов в открытом пространстве.
В работе «Efficient Teleportation Between Remote Single-Atom Quantum Memories», опубликованной в Physical Review Letters, Христиан Ноллеке (Christian Nölleke) и его коллеги-специалисты Института квантовой оптики им. Макса Планка (Германия) устранили это ограничение, фиксируя два разнесенных между собой одиночных атома в оптических полостях. Такая ловушка увеличивает эффективность сбора фотонов и силу взаимодействия между фотоном и атомом. Оба эффекта ведут к росту количества «полезных» фотонов. Без полости фотоны испускаются в произвольных направлениях и большинство из них утрачивается.
В процессе телепортации спиновое состояние атомного кубита переносится на поляризацию фотонного кубита. Во втором узле, одновременно генерируется квантовое запутывание между вторым атомом и вторым фотоном. Затем, ученые производят измерение состояния Белла между двумя фотонами, что уничтожает их оба и переводит второй атом в состояние первого — то есть, телепортирует кубит.
Помимо достигнутой рекордной дальности телепортации материальных кубитов — 21 м — одним из главных качеств этой схемы стала вероятность успеха 0,1%. Хотя эта цифра и невелика, тем не менее, она почти в 100 тыс. раз лучше результатов предыдущих экспериментов. Фактически, достигнутая эффективность данного конкретного типа измерения состояний Белла является максимально возможной при современном уровне развития оптоволоконных и сенсорных технологий.
Дальнейшие планы повышения эффективности процесса, по словам Ноллеке, предусматривают применение другого типа измерений состояния Белла и оптических полостей с увеличенной силой атом-фотонного связывания.
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
+22 голоса |