Физика

Ученые телепортировали кубиты, закодированные в разных степенях свободы света

Александр Уланов, аспирант МФТИ, проводит юстировку установки, на которой проводился эксперимент

Александр Уланов, аспирант МФТИ, проводит юстировку установки, на которой проводился эксперимент

РКЦ

Физики из Российского квантового центра и Московского физико-технического института предложили новый способ передачи квантовой информации между различными типами кубитов посредством электромагнитного поля. Соответствующая статья была опубликована в престижном журнале Nature Communications.

Различные физические системы с потенциалом для квантовой обработки информации можно разделить на две категории в зависимости от того, в каком виде в них удобно кодировать квантовые биты. В одних, таких как одиночные атомы, квантовые точки и сверхпроводящие цепи, удобнее использовать энергетические уровни, или, говоря более общо, дискретную (квантованную) величину. В других системах удобнее кодировать информацию в виде непрерывной величины: степени отклонения оптомеханической мембраны от равновесия или напряженности электрического поля в оптическом или микроволновом резонаторе.

Поскольку различные квантовые системы имеют свои достоинства и недостатки, они подходят для выполнения различных задач. Ученые стремятся разработать подход, который позволил бы обмениваться квантовой информацией между кодировками в дискретных и непрерывных степенях свободы. Естественным медиатором такого обмена является электромагнитное поле (проще говоря, свет) — единственный носитель, способный переносить квантовую информацию на значительные расстояния. К счастью, благодаря своей дуальной корпускулярно-волновой природе свет может поддерживать обе кодировки. Дискретной кодировкой является поляризация (направление вектора колебаний в электромагнитной волне) фотона, а непрерывной — напряженность электрического поля. Однако до сих пор технология преобразования квантовой информации из дискретной кодировки в непрерывную и обратно для света не была разработана. Именно эту задачу и решили физики из РКЦ и МФТИ.

Одним из способов передачи информации в квантовых системах является квантовая телепортация, но это не та телепортация, которую мы привыкли видеть в кино. При квантовой телепортации не происходит физическая передача объекта на расстояние, передается лишь квантовое состояние с одной частицы на другую с помощью вспомогательного запутанного состояния.

Установка для телепортации кубитов

Установка для телепортации кубитов

РКЦ

В своей работе ученые сгенерировали запутанное состояние между поляризационным и волновым кубитами. Затем они изготовили еще один поляризационный кубит и применили процедуру телепортации. При этом фотон, несущий поляризационный кубит, уничтожился, но его состояние, квантовая информация, содержащаяся в этом кубите, не пропало: оно перенеслось на волновой кубит благодаря явлению квантовой нелокальности.

Предполагается, что развитие этого способа запутанности приблизит эру оптических квантовых коммуникаций и квантового интернета.

«Объединение преимуществ квантовых состояний, закодированных в дискретных и непрерывных переменных, откроет новые горизонты для применения квантово-оптических технологий на практике», — прокомментировал Александр Уланов, один из авторов работы, аспирант МФТИ, научный сотрудник лаборатории квантовой оптики Российского квантового центра.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.