Впервые фотон телепортировали с одного чипа на другой

Лазерные технологии Комментарии к записи Впервые фотон телепортировали с одного чипа на другой отключены

Эксперимент провели специалисты из Бристольского университета. Новая технология поспособствует развитию квантовых компьютеров на кремниевых схемах. Рассказываем, как устроена их система. Также рассмотрим несколько сторонних проектов, связанных с квантовой телепортацией. Фото — Steve Jurvetson — CC BY / Фото изменено

В чем суть технологии

Квантовая телепортация — это процесс, подразумевающий перенос квантового состояния на расстояние при помощи запутанных фотонов. Они разрушаются в точке отправления и воссоздаются в точке приема. В перспективе эту особенность можно использовать для передачи информации.

Первой перенос частицы в пределах одного кремниевого чипа — на 6 мм — произвела группа физиков из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) в 2013-м.

Но в конце прошлого года их коллеги из Бристоля усовершенствовали технологию и первыми в мире телепортировали фотон между микросхемами. Это достижение — еще один шаг к разработке квантовых сетей и компьютеров на кремниевых чипах.

Как это работает

Она построена на нелинейных источниках фотонов и линейных квантовых схемах. Физики использовали миниатюрные передатчики и приёмники размером не более пяти миллиметров. Сам процесс телепортации проходит в несколько этапов:

  • Источник генерирует две пары запутанных фотонов.
  • Они поступают в специальную схему, после прохождения которой их параметры измеряются и считываются сетью интерферометров Маха — Цендера.
  • Один фотон отправляют к приемнику, установленному на другой микросхеме, по оптоволокну. Там его параметры вновь измеряются интерферометрами.

Специалисты Бристольского университета также провели эксперимент с четырьмя источниками и продемонстрировали состояние Гринбергера — Хорне — Целлингера (стр.3). Оно характеризуется квантовой запутанностью системы минимум из трех кубитов.

Степень совпадения квантовых состояний при их переносе с чипа на чип составила 88,5%. Цифра сопоставима с аналогичным показателем для телепортации на одной микросхеме (стр.4). Такой точности достаточно, чтобы эффективно передавать информацию по оптоволоконным каналам. Но для реализации отказоустойчивого квантового компьютера, этот параметр должен достигнуть планки в 99%. Команда физиков отмечает, что продолжит исследования в этом направлении.

Другие эксперименты

Летом прошлого года инженеры из Йокогамского государственного университета в Японии провели телепортацию частицы света внутри алмаза. Используя микро- и радиоволны, исследователи связали спин электрона с ядерным спином углерода. Затем в систему ввели фотон – электрон сразу его поглотил и передал информацию о нем второй частице. По сути, инженерам удалось сформировать миниатюрный квантовый повторитель для развертки сетей. В августе 2019-го китайские ученые успешно телепортировали кутрит — ячейку с тремя возможными состояниями. Для этого они собрали сложную оптическую систему из лазеров, лучевых делителей и кристаллов бората бария. Примерно в то же время аналогичный эксперимент провела интернациональная команда исследователей во главе с австрийским физиком Антоном Цейлингером (Anton Zeilinger).

Фото — Donald Giannatti — Unsplash 
Ряд специалистов ведет разработки, связанные с телепортацией фотонов в космосе. Одним из первых в 2016 году такой спутник запустил Китай. С помощью лазера он передал кубит на расстояние 1200 километров — с орбиты на принимающую станцию в Тибете. Подобные технологии открывают путь к развертке глобальных квантовых сетей. Возможно, уже в ближайшем будущем они позволят объединить привычные нам компьютеры с квантовыми машинами на кремниевых компонентах.

Источник: https://habr.com/ru/company/1cloud/blog/492966/

Рекомендуем для Вас


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top