Potwierdzono teleportację kwantową z chipu na chip

Naukowcom z Quantum Engineering Technology Labs z Uniwersytetu w Bristolu (QET Labs) i Technical University of Denmark (DTU) udało się opracować przełomowe urządzenia w skali chipowej, które wykorzystują fizykę kwantową. Wcześniej HEXUS wielokrotnie informował o potencjale i rozwoju kwantowych procesorów komputerowych, ale kolejną atrakcją fizyki kwantowej jest "splątanie kwantowe", a jej potencjalny wpływ na komunikację i transfer danych jest dość zdumiewający.

Cofając się nieco w czasie, Albert Einstein opisał słynne splątanie kwantowe jako "upiorne działanie na odległość". Podsumowując, zaobserwowano, że sparowane cząstki kwantowe będą miały dokładnie takie same właściwości położenia, pędu, spinu i polaryzacji - nawet jeśli zostaną rozdzielone dużą odległością. Sploty kwantowe mogą wpływać na fotony, neutrony, elektrony, a nawet duże cząsteczki. Zbliżając nas do dnia dzisiejszego Nowy Atlas wskazuje, że splątanie kwantowe zostało wykazane na małych odległościach - na jednym chipie - i do 1200 km za pośrednictwem satelity. Jest to jednak pierwsza niezawodna demonstracja w układzie wewnętrznym.

Badacze QET Labs i DTU w szczególności twierdzili, że z powodzeniem przetestowali krzemowy układ fotoniczny, który może osiągnąć teleportację kwantową z jednego układu kwantowego na drugi. Chipy mogą kodować informacje kwantowe w świetle generowanym wewnątrz obwodów i mogą przetwarzać informacje kwantowe z wysoką wydajnością i wyjątkowo niskim poziomem hałasu. Jednak najbardziej zaskakująco po raz pierwszy potwierdzili skutecznie teleportację (splątanie kwantowe) informacji między dwoma programowalnymi układami scalonymi.

"Byliśmy w stanie zademonstrować w laboratorium wysokiej jakości połączenie między dwoma układami scalonymi za pomocą splątania kwantowego. Fotony na każdym z układów dzielą jeden określony stan kwantowy. Każdy układ został następnie w pełni zaprogramowany do wykonywania szeregu demonstracji z wykorzystaniem splątania", wyjaśnił współautor Dan Llewellyn z University of Bristol. "Flagową demonstracją był eksperyment polegający na teleportacji z dwoma układami scalonymi, w którym indywidualny stan kwantowy cząstki jest przesyłany przez dwa układy po wykonaniu pomiaru kwantowego".




Badania i związane z nimi trudności zostały opisane w artykule opublikowanym przez Nature, zatytułowanym Teleportacja kwantowa od mikroukładu i splątanie wielofotonowe w krzemie. Podkreślono w nich, że splątanie nie jest w 100% niezawodne. Wyniki pokazują "teleportację kwantową o niezwykle wysokiej wierności wynoszącą 91 procent". Jednak tak jak w klasycznych komputerach, również tutaj niezbędna będzie korekcja błędów.

Naukowcy twierdzą, że sprzęt był w stanie wykonywać inne ważne funkcje, takie jak zamiana splątania (wymagane w przypadku repeaterów kwantowych i sieci kwantowych) oraz czterofotonowe stany GHZ (Greenberger-Horne-Zeilinger) wymagane w obliczeniach kwantowych i Internecie kwantowym.

Główny autor artykułu, dr Jianwei Wang, który przeniósł się teraz na Uniwersytet Pekiński, podsumował, że w przyszłości pojedynczy krzemowy układ scalony może zintegrować w sobie liczne urządzenia zawierające splątane fotony i klasyczne elektroniczne elementy sterujące. Umożliwi to "otwarcie drzwi dla komunikacji kwantowej na chipach kompatybilnej z CMOS i sieciami przetwarzania informacji ". Dlatego te badania stanowią podstawę dla zintegrowanych wielkoskalowych fotonicznych technologii kwantowych w urządzeniach obsługujących te technologie.