Ученые телепортировали кубиты, закодированные в разных степенях свободы света

Исследователи предложили новый способ передачи квантовой информации между различными типами кубитов посредством электромагнитного поля.

2 751

Выбор редакции

Физики из Российского квантового центра и Московского физико-технического института предложили новый способ передачи квантовой информации между различными типами кубитов посредством электромагнитного поля. Соответствующая статья опубликована в престижном журнале Nature Communications.

 

Различные физические системы с потенциалом для квантовой обработки информации можно разделить на две категории — в зависимости от того, в каком виде в них удобно кодировать квантовые биты. В одних, таких как одиночные атомы, квантовые точки, сверхпроводящие цепи, удобнее использовать энергетические уровни — или, говоря общо, дискретную (квантованную) величину.

 

В других системах удобнее кодировать информацию в виде непрерывной величины: например, степень отклонения оптомеханической мембраны от равновесия или напряженность электрического поля в оптическом или микроволновом резонаторе.

 

Ученые телепортировали кубиты, закодированные в разных степенях свободы света

Установка для телепортации кубитов / Пресс-служба РКЦ

 

Поскольку различные квантовые системы имеют свои достоинства и недостатки, они подходят для выполнения разных задач. Поэтому ученые стремятся разработать подход, который позволил бы обмениваться квантовой информацией между кодировками в дискретных и непрерывных степенях свободы.

 

Естественный медиатор такого обмена — электромагнитное поле (проще говоря, свет), это единственный носитель, способный переносить квантовую информацию на значительные расстояния. К счастью, благодаря своей дуальной корпускулярно-волновой природе свет может поддерживать обе кодировки.

 

Дискретной кодировкой является поляризация (направление вектора колебаний в электромагнитной волне) фотона, а непрерывной — напряженность электрического поля. Однако до сих пор технология преобразования квантовой информации из дискретной кодировки в непрерывную и обратно для света не была разработана. Именно эту задачу и решили физики из РКЦ и МФТИ.

 

Ученые телепортировали кубиты, закодированные в разных степенях свободы света

Александр Уланов, аспирант МФТИ проводит юстировку установки, на которой осуществляется эксперимент / Пресс-служба РКЦ

 

Один из способов передачи информации в квантовых системах — квантовая телепортация. Но это не та телепортация, которую мы привыкли видеть в кино. При квантовой телепортации не происходит физической передачи объекта на расстояние, передается лишь квантовое состояние с одной частицы на другую с помощью вспомогательного запутанного состояния.

 

В своей работе ученые сгенерировали запутанное состояние между поляризационным и волновым кубитами. Затем они изготовили еще один, поляризационный кубит и применили процедуру телепортации. При этом фотон, несущий поляризационный кубит, уничтожился, но его состояние — квантовая информация, содержащаяся в этом кубите — не пропало: оно перенеслось на волновой кубит благодаря явлению квантовой нелокальности.

 

Предполагается, что развитие этого способа запутанности приблизит эру оптических квантовых коммуникаций и квантового интернета.

 

«Объединение преимуществ квантовых состояний, закодированных в дискретных и непрерывных переменных, откроет новые горизонты для применения квантово-оптических технологий на практике», — прокомментировал Александр Уланов, один из авторов работы, аспирант МФТИ и научный сотрудник лаборатории квантовой оптики Российского квантового центра.

Naked Science Facebook VK Twitter
Физтех
105Статей
Московский физико-технический институт (МФТИ). Блог о последних научных открытиях ученых МФТИ и других российских вузов и исследовательских центров в различных областях науки, от астрофизики до генной инженерии.
2 751
Комментарии
Аватар пользователя Марина Минаева
Вчера
А есть ещё и пресная вода, которой, конечно,...
Аватар пользователя Марина Минаева
Вчера
"Взрослеть" искусственно выращенным мозгам будет...
Аватар пользователя Farid Valitov
20 нояб
Подобные схемы с "дрессированными" вирусами возможны...

Колумнисты

Физтех
105Статей
Сколтех
40Статей
Discovery Channel
30Статей
СО РАН
7Статей
Комментарии

Быстрый вход

или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Вы сообщаете об ошибке в следующем тексте:
Нажмите Отправить ошибку