Відбулася перша квантова телепортація між незв’язаними вузлами

Вчені з Нідерландів зробили великий крок уперед до квантового інтернету, телепортувавши інформацію з рудиментарної мережі. Цей прорив виявився можливим завдяки збільшенню квантової пам’яті та покращенню якості зв’язку між трьома вузлами мережі.

Цілком розкрити свій потенціал квантові комп’ютери зможуть, якщо об’єднаються у мережу. Однак пересилати інформацію між ними складно через природу квантових даних, схильних до перешкод у результаті впливу навколишнього середовища. Проте цю інформацію можна не пересилати, а телепортувати між вузлами завдяки феномену квантової заплутаності. Дві частинки можуть настільки переплестись одна з одною, що неможливо буде описати одну без іншої, і всі зміни, що відбуваються з однією часткою, відразу ж вплинуть на іншу, нехай навіть розташовану дуже далеко.

У контексті квантового інтернету квантові біти інформації можна телепортувати з одного вузла до іншого, вносячи зміни до стану однієї із заплутаної пари частинок. Зазвичай це робиться за допомогою виміру стану Белла. Таку технологію вже демонстрували між двома сусідніми вузлами, але наукова колаборація QuTech вперше змогла телепортувати інформацію між сусідніми вузлами. Вони перемістили інформацію з вузла “Чарлі” у вузол “Еліс” за допомогою третього вузла-посередника “Боб”.

Телепортація складається із трьох етапів, розповідає EurekAlert. Спочатку треба підготувати «телепорт», тобто створити заплутаний стан між «Еліс» та «Чарлі», які безпосередньо не пов’язані один з одним, але пов’язані з «Бобом». Для цього між процесорами «Еліс» та «Боба» створюється заплутаність. “Боб” запам’ятовує свою частину заплутаного стану. Після цього він встановлює заплутаність із «Чарлі», застосовуючи виміри Белла. У результаті «Еліс» та «Чарлі» виявляються заплутаними, і телепорт готовий до роботи.

Другий етап – створення повідомлення, тобто квантового біта інформації. Щоб показати, що телепортація в принципі функціонує, вчені повторили цей експеримент кілька разів для різних значень кубіту.

Крок третій – власне телепортація. “Чарлі” виконав вимірювання свого процесора та своєї половини заплутаного стану. Коли це сталося, результат вимірів – інформація – зникла з боку «Чарлі» і з’явилася з боку «Еліс».

Однак у процесі телепортації повідомлення було зашифровано, а ключ зберігає “Чарлі”. Тільки після того, як “Еліс” отримає ключ, інформація виявляється придатною для подальшого використання.

Повторивши експеримент кілька разів, команда QuTech з’ясувала, що точність телепортації досягла значної величини – 71%.

2020 року американські фізики довели можливість передачі квантової інформації між електронами, а не лише фотонами. Результати їхньої роботи відкриють нові шляхи розвитку технології квантових комп’ютерів, які, своєю чергою, дозволять зробити прорив у медицині, науці та техніці.

Джерело