Fyysikot ovat ensimmäistä kertaa osoittaneet kvantiteleportaation prosessista piisirulta toiselle. Heidän integroidun optiikan periaatteisiin rakennettu järjestelmä käyttää epälineaaristen fotonilähteiden ja lineaaristen kvanttipiirien yhdistelmää. Tämä muotoilu on yksi korkeimmista teleportaation tarkkuuksista tähän mennessä. Teos julkaistu Nature Physics -julkaisussa.
Tiedemiehet käyttävät usein integroidun optiikan periaatteita rakentaakseen järjestelmiä kvantitietojen käsittelyyn ja siirtoon. Optiikalla on useita merkittäviä etuja: esimerkiksi sen avulla voit skaalata järjestelmää lisäämällä sen laskentakapasiteettia. Kvanttitietojen käsittely integroidussa optiikassa vaatii kuitenkin useiden monimutkaisten mekanismien toteuttamista. Tällaisen järjestelmän tulisi kyetä generoimaan yksittäisten fotonien ryhmät, hallitsemaan niitä ja rekisteröimään sitten.
Aiemmissa töissä fyysikot ovat jo kohdanneet ongelman luoda generaattori, jolla on riittävän kirkkaat ja erotettavat fotonit. Lisäksi fotonilähteen yhdistäminen kvanttipiireihin (tallentimiin) yhdessä pienessä laitteessa on melko vaikea tehtävä. Tästä huolimatta tutkijat onnistuivat vuonna 2014 fotonin kvantiteleportointiin yhdellä piisirulla.
Nyt kansainvälinen tutkijaryhmä, jota johtaa Daniel Llewellyn Bristolin yliopistosta, on rakentanut järjestelmän, joka mahdollistaa kvanttien teleportoinnin sirulta toiselle. Se koostuu kahdesta osasta - lähettimestä (5 × 3 millimetriä) ja vastaanottimesta (3,5 x 1,5 millimetriä). Lähetin on epälineaaristen fotonilähteiden ja lineaaristen kvanttipiirien verkko.
Ensin luodaan kaksi paria fotoneja ja johdetaan anturin läpi sen selvittämiseksi, ovatko ne takertuneet toisiinsa. Sitten ne ohjataan aaltojohtokanavien kautta lineaariseen kvanttipiiriin (kvantikokeiden sarja). Viimeinen vaihe on mittaus Mach - Zehnder-interferometrien järjestelmällä (tämä laite koostuu aaltojohdosta, joka haaroittuu kahteen osaan; interferometrin varsien sivuilla sijaitsevat elektrodit tuovat säteen jälleen yhdeksi). Yksi takertuneista fotoneista lähetetään vastaanottimeen 10 metrin valokuitukaapelilla. Vastaanotin tekee samat interferometrimittaukset kuin lähetin.
Laitteen kaavamainen esitys. ja. lähetin b. vastaanotin.
Asennus voi viedä fotoneja yhden ja kahden sirun sisällä (kahden sirun ollessa 10 metrin päässä toisistaan). Kvanttitilojen (teleportaation tarkkuus) sattuma-aste ensimmäisessä tilassa on 0,906, toisessa - 0,885. Vuoden 2014 teleportaatiotyössä fyysikot saavuttivat luvun noin 0,89.
Kirjailijoiden mukaan heidän työstään voi olla hyötyä laajemmissa integroiduissa optiikkaprojekteissa, joita voidaan soveltaa kvanttiviestinnän ja laskennan alalla. Puhumme paitsi kvantitietokoneesta myös kvantisverkosta, joka on toteutettu optisilla periaatteilla. Tiedonsiirron tarkkuuden parantaminen antaa fyysikoille mahdollisuuden luoda tehokkaampaa viestintää kvantiteleportaation perusteella.
Mainosvideo:
Ei kauan sitten, tutkijat kuvaavat kvantti takertumista, voit katsoa sitä. Ja professori Alexander Lvovsky kertoi meille kuinka ymmärtää oikein takertuneiden hiukkasten kokeet.
Oleg Makarov