Физики из ETH Zurich впервые успешно телепортировали информацию в так называемую твердотельную систему. Исследователи сделали это с помощью устройства, похожего на обычный компьютерный чип. Существенное отличие от обычного компьютерного чипа состоит в том, что информация хранится и обрабатывается не по законам классической физики, а по законам квантовой физики. В исследовании, опубликованном в текущем выпуске научного журнала Nature, исследователи смогли телепортировать информацию на расстояние около шести миллиметров, от одного угла чипа к противоположному.
Было показано, что это возможно без транспортировки физического объекта, несущего саму информацию, от отправителя до угла получателя.«Обычно в телекоммуникациях информация передается с помощью электромагнитных импульсов.
Например, в мобильной связи используются микроволновые импульсы, а в оптоволоконных соединениях — оптические импульсы», — объясняет Андреас Валрафф, профессор кафедры физики и руководитель исследования. Напротив, квантовая телепортация переносит не сам носитель информации, а только информацию. Это возможно из-за квантово-механических свойств системы, в частности, зацепления, установленного между отправителем и получателем. Для нефизиков запутанность представляет собой «магическую» связь между двумя сторонами, которая использует законы квантовой физики.
"Как сияние"В качестве предварительного условия для квантовой телепортации между отправителем и получателем создается запутанное состояние.
После этого две стороны могут быть физически отделены друг от друга, сохраняя при этом их общее запутанное состояние. В настоящем эксперименте физики программируют немного квантовой информации в свое устройство у отправителя. Поскольку обе стороны связаны, эту информацию можно прочитать на приемнике. «Квантовая телепортация сравнима с излучением, показанным в научно-фантастическом сериале« Звездный путь », — говорит Уоллрафф. «Информация не перемещается из точки A в точку B. Вместо этого она появляется в точке B и исчезает в точке A при считывании в точке B.»Высокая скорость передачи данных
Расстояние в шесть миллиметров, на которое телепортировались исследователи ETH Zurich, кажется коротким по сравнению с другими экспериментами по телепортации. Год назад, например, австрийским ученым удалось телепортировать информацию на расстояние более ста километров между Канарскими островами Ла Пальма и Тенерифе. Однако этот и другие подобные эксперименты принципиально отличались от эксперимента, проведенного в ETH Zurich, потому что они использовали видимый свет в оптической системе для телепортации. Однако исследователям ETH удалось впервые телепортировать информацию в системе, состоящей из сверхпроводящих электронных схем. «Это интересно, потому что такие схемы являются важным элементом для построения квантовых компьютеров будущего», — говорит Уоллрафф.
Еще одно преимущество системы ETH-ученых: она чрезвычайно быстра и намного быстрее, чем большинство предыдущих систем телепортации. В этой системе приблизительно 10 000 квантовых битов могут быть телепортированы в секунду. Квантовый бит — это единица квантовой информации.
«Ключевые технологии будущего»На следующем этапе исследователи планируют увеличить расстояние между отправителем и получателем в своем устройстве. По словам ученых, они попытаются телепортировать информацию с одного чипа на другой.
И в долгосрочной перспективе цель будет заключаться в том, чтобы изучить, можно ли реализовать квантовую связь на больших расстояниях с помощью электронных схем, более сопоставимых с теми, которые достигаются сегодня с помощью оптических систем.«Телепортация — важная технология будущего в области квантовой обработки информации», — говорит Уоллрафф. Например, в будущем квантовом устройстве или процессоре можно будет передавать информацию из одного места в другое.
По сравнению с сегодняшними информационными и коммуникационными технологиями, основанными на классической физике, квантовая обработка информации имеет то преимущество, что плотность информации намного выше: в квантовых битах можно хранить больше информации и обрабатывать ее более эффективно, чем в классических битах.