Впервые телепортирован кубит информации
Известные сегодня законы физики накладывают особые ограничения: телепортация человека или любого другого объекта материи невозможно. 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, удаленному 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.
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.
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.
