Физиците просто квантово телепортират информация между частиците на материята

Полупроводников чип за квантова обработка (Университет на Рочестър/J. Adam Window)

Използвайки 'призрачните' закони зад кванта заплитане , физиците смятат, че са намерили начин да накарат информацията да прескача между двойка електрони, разделени на разстояние.

Телепортиране на фундаментални състояниямежду фотони– безмасови частици светлина – бързо се превръща в стара новина, трик, който все още се учим да използвамеизчисленияикриптирани комуникациитехнология.

Но това, което постигнаха последните изследвания, е квантова телепортация между частици материя – електрони – нещо, което може да помогне за свързване квантово изчисление с по-традиционния електронен вид.

„Ние предоставяме доказателства за „размяна на заплитане“, при което създаваме заплитане между два електрона, въпреки че частиците никога не си взаимодействат, и „телепортация с квантова врата“, потенциално полезна техника за квантови изчисления, използващи телепортация,“ казва физик Джон Никъл от университета в Рочестър в Ню Йорк.

„Нашата работа показва, че това може да се направи дори без фотони.“

Заплитането е жаргон на физиката за нещо, което изглежда като доста проста концепция.

Ако купите чифт обувки от магазин и оставите една, автоматично ще разберете на кой крак принадлежи в момента, в който се приберете у дома. Обувките са – така да се каже – заплетени.

Ако продавачът на случаен принцип извади подходящия си партньор, когато се върнете, ще си помислите, че или са си спомнили вашата продажба, дали са направили щастливо предположение, или може би са били малко „призрачни“ в прогнозата си.

Истинската странност възниква, когато си представим вашата самотна обувка като лява и дясна едновременно, поне докато не я погледнете. Точно в този момент партньорът на обувката в магазина също щраква във форма, сякаш вашият подъл поглед се телепортира през това разстояние.

Това е един вид случайна размяна, която Айнщайн смяташе за твърде призрачен за комфорт. Близо век след като физиците повдигнаха тази възможност, сега знаем, че телепортацията между заплетени частици е начинът, по който Вселената работи на фундаментално ниво.

Въпреки че не е точно телепортация от типа на Стар Трек, която може да пренесе цели обекти в космоса, математиката, описваща този информационен скок, е много полезна при извършването на специални видове изчисления в компютърната техника.

Типичната компютърна логика е съставена от двоичен език от битове, означени с 1 или 0. Квантовото изчисление е изградено с кубити, които могат да заемат и двете състояния наведнъж – предоставяйки много по-големи възможности, които класическата технология не може да докосне.

Проблемът е, че Вселената е като голяма бъркотия от обувки, всички заплашващи да превърнат вашата деликатна игра на „познай кой крак“ в кошмарен хазарт в момента, в който всеки кубит взаимодейства със своята среда.

Манипулирането на фотони за предаване на техните заплетени състояния е улеснено благодарение на факта, че те могат бързо да бъдат разделени със скорост на светлината на огромни разстояния през вакуум или по оптично влакно.

Но разделянето на заплетени маси - като двойки електрони - е по-голямо предизвикателство, като се има предвид, че техните тромави взаимодействия, докато подскачат, почти сигурно ще разрушат тяхното математически чисто квантово състояние.

Това обаче е предизвикателство, което си заслужава усилията.

„Индивидуалните електрони са обещаващи кубити, защото взаимодействат много лесно помежду си, а отделните електронни кубити в полупроводниците също са мащабируеми,“ казва Никол.

„Надеждното създаване на взаимодействия на дълги разстояния между електроните е от съществено значение за квантовите изчисления.“

За да го постигне, екипът от физици и инженери се възползва от някакъв странен дребен шрифт в законите, които управляват начините, по които основните частици, изграждащи атомите и молекулите, задържат своето място.

Всеки два електрона, които споделят едно и също квантово спиново състояние не може да заема едно и също място в пространството . Но има малка вратичка, която казва, че близките електрони могат да разменят завъртанията си, почти сякаш краката ви могат да разменят обувките, ако ги доближите достатъчно близо.

The изследователите са показали преди това че този обмен може да бъде манипулиран, без изобщо да е необходимо да се движат електроните, което представлява потенциален метод за телепортация.

Този последен напредък помага да се доближи процесът до технологичната реалност, преодолявайки препятствията, които биха свързали квантовата странност със съществуващата изчислителна технология.

„Ние предоставяме доказателства за „размяна на заплитане“, при което създаваме заплитане между два електрона, въпреки че частиците никога не си взаимодействат, и „телепортация с квантова врата“, потенциално полезна техника за квантови изчисления, използващи телепортация,“ казва Никол .

„Нашата работа показва, че това може да се направи дори без фотони.“

Разбира се, все още сме далеч от замяната на фотоните с електрони за този вид квантов трансфер на информация. Изследователите не са стигнали дотам, че да измерват състоянията на самите електрони, което означава, че все още може да има всякакви смущения, които да бъдат изгладени.

Но наличието на сериозни доказателства за възможността за телепортация между електрони е окуражаващ знак за възможностите, отворени за бъдещите инженери.

Това изследване е публикувано в Nature Communications .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.