Физики впервые телепортировали ионы на метр

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.