28 сентября 2009, 09:56

Американские ученые проводят удачные эксперименты по телепортации

Ученым из института квантовой физики университета Мэриленда (США) удалось осуществить перемещение квантовой информации между двумя атомами, расположенными в метре друг от друга.
Показатель надежности доставки превысил 90 процентов.

Квантовая телепортация, возможность переноса квантового состояния одного объекта на другой объект – одно из наиболее интересных и парадоксальных проявлений квантовой природы материи.
Квантовая механика запрещает "клонирование" состояний, т.е. невозможно, получив полную информацию об одном квантовом объекте, состояние которого изначально неизвестно, создать второй, точно такой же, объект, не разрушив первый. Однако, как было теоретически показано в начале 90-х годов прошлого века, возможно, разрушив квантовое состояние объекта в одной точке пространства, создать точно такое же в другой точке; эта процедура получила название "квантовой телепортации". Квантовая телепортация была впервые продемонстрирована на практике в 1997 г. в группе А.Цайлингера в Венском университете.
А в 2009 году ученым из института квантовой физики университета Мэриленда (Joint Quantum Institute) впервые удалось осуществить перемещение квантовой информации между двумя атомами, расположенными в метре друг от друга, причем показатель надежности доставки превысил 90 процентов. Ранее аналогичный "трюк" с атомами удавалось проделать с расстоянием передачи лишь в несколько микрометров, а частицы находились в одной ловушке. Теперь же квантовая телепортация атомов между двумя разными ловушками знаменует важный шаг в этой области физики.
Физическую реализуемость квантовой телепортации обеспечивает свойство квантовой запутанности, выражающееся в том, что состояния (а следовательно, и некоторые физические свойства) двух связанных объектов — даже разнесенных в пространстве — оказываются взаимозависимыми. В эксперименте американских ученых связанными оказались два иона иттербия, помещенные в вакуумные ловушки и окруженные металлическими электродами. Непосредственно перед проведением опыта исследователи определили два основных состояния ионов, которые использовались в качестве элементов хранения квантовой информации — кубитов.
Группа исследователей заставила первый ион испускать фотоны, которые были квантово-механическим образом запутаны со своим родительским ионом. То же самое проделали и с ионом на стороне получателя. Поток фотонов от того и другого переправили по оптическому кабелю и также запутали (то есть связали их квантовые состояния). Тем самым была выполнена квантовая запутанность обоих ионов.
Далее физики измеряли состояние первого иона, при этом происходила редукция его волновой функции. Полученную информацию отправляли получателю, и она использовалась, чтобы выполнить над вторым атомом преобразования: волновая функция этого иона становилась такой, какой она была у первого иона до измерения.
Совсем упрощённо говоря, первый атом становился каким-то другим, а второй — "превращался" в первый. Речь идёт, разумеется, о переправке квантового состояния иона, а не его самого непосредственно. Однако поскольку исходное квантовое состояние оригинального иона в ходе передачи разрушается, а квантовое состояние у иона-получателя становится в точности таким, каким оно было у первого атома, можно в некотором роде говорить о телепортации частицы. Ведь атом на месте отправителя (до начала опыта) и атом на месте получателя (по его окончании) в таком случае идентичны.