Квантовую телепортацию впервые использовали в фотонном микрочипе

Физикам из Японии и Великобритании впервые удалось реализовать схему квантовой телепортации в устройстве фотонного чипа. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature Photonics, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Бристольского университета.

Традиционно квантовая телепортация для своего осуществления требует больших площадей и громоздких установок, обеспечивающих отлаженную работу многих систем измерений. В своем новом исследовании физикам удалось минимизировать (по состоянию на сегодняшний день) размеры оптических каналов, по которым осуществляется телепортация.

Оптическая схема реализована учеными на кремниевом чипе площадью около одного квадратного сантиметра. Чип, созданный учеными, по их замыслу, найдет применение в будущих высокоскоростных квантовых компьютерах и квантовой криптографии.

Для передачи информации ученые использовали кубиты — квантовые обобщения классических битов, применяемые в квантовых компьютерах. В отличие от классических битов, в кубитах переменная может принимать не только два значения 0 и 1, но и любое другое, определяемое суперпозицией базовых состояний (0 и 1). Физическая реализация квантового бита в опытах ученых связана с квантовыми состояниями фотонов.

Квантовая телепортация представляет собой передачу квантового состояния частицы (системы частиц) на расстояние. Для этого используется разнесенная на расстояние пара сцепленных (запутанных) частиц: согласно квантовой механике, даже при удалении таких частиц друг от друга они сохраняют информацию о состоянии своего партнера. Такие запутанные частицы нарушают принцип локальности, согласно которому на состояние объекта может оказывать влияние только его близкое окружение.

Это «противоречие» связано с парадоксом Эйнштейна-Подольского-Розена и составляет одну из основных концептуальных трудностей квантовой механики (по крайней мере, в ее копенгагенской интерпретации).