Впервые телепортирован кубит информации

Два алмаза с кубитами в представлении художника

(иллюстрация TU Delft Kavli Institute of Nanoscience).

Лаборатория Хэнсона в Институте нанотехнологий имени Кавли в Делфте, Нидерланды

(фото TU Delft Kavli Institute of Nanoscience).

Известные сегодня законы физики накладывают особые ограничения: телепортация человека или любого другого объекта материи невозможна. Вероятно, однажды кто-нибудь придумает, как обойти этот фундаментальный закон, но пока физики сосредоточены на более реальном чуде — мгновенной передаче информации.

Телепортация сигналов теоретически возможна благодаря законам квантовой механики. Вся надежда на так называемые кубиты или квантовые биты: они способны оказываться в нескольких состояниях одновременно ("0" или "1"), что объясняется явлением суперпозиции, а также оказываться взаимозависимыми друг от друга, как это предсказывает модель квантовой запутанности.

Теперь исследователи из Института нанотехнологий имени Кавли в Делфте сообщают, что им удалось передать информацию, содержащуюся в одном кубите, другому кубиту, удалённому на три метра от первого. Информация при этом не "путешествовала" в пространстве, и потому физики называют это настоящей телепортацией. Подробные результаты данного исследования были изложены в статье, опубликованной в журнале Science.

Два алмаза с кубитами в представлении художника
(иллюстрация TU Delft Kavli Institute of Nanoscience).

Как сообщают авторы нового исследования, их работа имеет огромное значение для развития квантового Интернета будущего. Такая сеть не только будет намного производительнее существующей сегодня, но и полностью безопасной для пользователей.

Реализация эксперимента стала возможной благодаря тому, что физики досканально изучили и применили на практике феномен квантовой запутанности.

"Запутанность является, пожалуй, самым интригующим следствием из законов квантовой механики. Когда две частицы оказываются в состоянии запутанности, то фактически становятся единым целым: их коллективное состояние точно определено, но индивидуальная идентичность каждой из частиц исчезает. Запутанные частицы ведут себя как единое целое, даже когда разделены огромным расстоянием. В нашем случае это были три метра, но теоретически мы могли бы развести наши кубиты по разным концам Вселенной", — рассказывает глава исследовательского проекта, профессор Рональд Хэнсон (Ronald Hanson).

В ходе эксперимента телепортация информации проходила между двумя кубитами в двух разных компьютерных чипах. Уникальность опыта состояла в том, что его эффективность всегда будет равняться 100%. Во всех случаях информационный сигнал достигнет пункта назначения и, по словам Хэнсона, всегда достигнет его со стопроцентной точностью.

Лаборатория Хэнсона в Институте нанотехнологий имени Кавли в Делфте, Нидерланды
(фото TU Delft Kavli Institute of Nanoscience).

Исследовательская группа Хэнсона производит кубиты, используя электроны в алмазах. Как рассказывает ведущий автор работы, в этих драгоценных минералах появляются своеобразные "тюрьмы" для электронов, когда атом азота оказывается в том же положении, что и один из атомов углерода. Таким образом учёные получают возможность изучать отдельно не только единичные электроны, но и индивидуальные атомные ядра.

"Мы можем задать направление вращения этих частиц, когда они находятся в определённом состоянии, а затем просто считывать данные. Всё это можно делать в материале, который используется для изготовления чипов, пригодных для практического применения технологии", — говорит Хэнсон.

Повторное проведение эксперимента запланировано на лето 2014 года. На этот раз Хэнсон и его коллеги планируют развести два кубита по двум разным кампусам университета так, чтобы расстояние между двумя чипами оказалось равно 1300 метрам. Успешное проведение такого опыта докажет неправоту Эйнштейна, убеждённого в неверности квантовой механики, а также приблизит будущее мгновенных вычислений и абсолютной скорости передачи информации.

Также по теме:
Новые квантовые сети будут полигоном для проверки кибербезопасности и физических теорий 
В алмазе увидели квантовый эффект Зенона
Физики создали квантовую связь между фотонами, разделёнными временем и пространством 
Поставлен новый рекорд квантовой телепортации
Ученые из Японии телепортировали запутанный квант