26 января 2009, 13:18

Физики впервые телепортировали ионы на метр

Ученым впервые удалось телепортировать квантовое состояние кубита на один метр. Ранее удавалась телепортация физических объектов, обладающих массой, на значительно более короткие расстояния.
Подробное изложение результатов доступно в пресс-релизе на сайте Объединенного квантового института (Joint Quantum Institute). Статья ученых опубликована в журнале Science.

В работе исследователей телепортируемым предметом был кубит - квантовый аналог обычного бита. В отличие от своего классического родственника, кубит может находится с определенной вероятностью одновременно в двух состояниях (так называемая суперпозиция). При этом, согласно "правилам" квантовой механики, измерение кубита приводит к коллапсу суперпозиции и переходу его в одно из двух состояний обычного бита (ноль или единица).

В качестве кубитов в опыте выступала пара ионов в вакуумных ловушках иттербия, а роли нолика и единички играли два возможных основных состояния этих объектов.

В начале эксперимента состояния ионов были известны. При помощи микроволнового импульса физики записывали информацию на один кубит, то есть переводили его в суперпозицию нуля и единички. Далее при помощи лазерных импульсов ионы приводились в состояние квантовой запутанности (об этом состоянии, которое очень беспокоило самого Альберта Эйнштейна, Лента.Ру подробно писала). Запутанность означает, что квантовое состояние одного кубита, оказывается неразрывно связано с состоянием другого.

После этого физики непосредственно проводили телепортацию. Они измеряли состояние первого иона, тем самым "уничтожая" квантовую неопределенность и, следовательно, записанную в кубите информацию. Далее, зная результаты измерения, физики выясняли, какой микроволновый импульс необходимо применить ко второму иону, чтобы перевести его именно в то квантовое состояние, в котором был первый кубит. Таким образом, квантовая информация оказывалась перемещена на метр.

Согласно канонам научной фантастики, телепортация представляет собой исчезновение (или уничтожение) объекта в одной точке пространства и мгновенное появление его точной копии в другой. Квантовая телепортация во многом отличается от данной концепции, поскольку для нее необходим классический канал передачи информации. В данном случае, чтобы передать результаты измерения первого иона на аппарат, который импульсом воспроизведет кубит на расстоянии метра.

По словам исследователей, их технология может найти применение при создании квантовых компьютеров, а также сетей для передачи секретной информации.