Рекорд телепортации: Моментальный метр
Примененная для этого методика, разумеется, далека от совершенства и совершенно неэффективна, но главное — результат подтверждает сам принцип, возможность квантовой телепортации, и пускай немного, но приближает то фантастическое будущее, в котором мгновенное перемещение объектов в пространстве может стать реальностью. О том, что это такое и какие принципы лежат в основе явления, популярно объясняется в нашей статье «Квантовая телепортация».
Действительно, герои культового сериала «Звездный путь» (Star Trek) пользуются всеми преимуществами телепортации еще с середины 1960-х, тогда как физики приступили к практическому изучению такой возможности чуть больше десятилетия назад. В отличие от «обычной» телепортации, квантовая представляет собой, говоря коротко и упрощенно, полный перенос не самой частицы, а ее квантового состояния на другую, удаленную частицу: в итоге вторая частица, фактически, «становится» первой, совершенно так, как если бы мы перенесли ее саму. «Перемещается не сами частицы, а информация», — добавляет один из авторов недавнего телепортационного рекорда Крис Монро (Chris Monroe). Но это несущественно, поскольку две одинаковые частицы отличаются только информацией.
Однако и квантовую информацию переместить намного сложнее, чем передать обычные данные по проводу или по радиосвязи. Биты «обычной» информации представляют собой комбинации наличия и отсутствия сигнала (нули и единицы), считать и переслать которые довольно просто. С другой стороны, информация о квантовом состоянии является более нетривиальной и может, в частности, принимать значение одновременно нуля и единицы. Более того, прямое измерение этих данных по законам квантовой механики ведет к их изменению, так что передавать данные в идеале надо научиться, не считывая их предварительно.
Группа американских ученых (в которую, кстати, входит и наш соотечественник Борис Блинов) работала над квантовой телепортацией между парой ионов редкого элемента иттербия: первый ион был источником, а второй — «носителем», на который передавалось состояние первого. Для начала они заставляли каждый из ионов переходить в другое энергетическое состояние, испуская фотон, связанный со своим «родительским» ионом (это явление называется «квантовым спутыванием». Эти фотоны улавливались оптоволоконным кабелем, где квантовое спутывание возникало уже между ними.
Следующим этапом стало прямое измерение квантового состояния исходного иона, которое приводило к «уничтожению» этой информации и — по описанной выше цепочке — приводило к мгновенной передаче информации от одного иона к другому.
По словам Криса Монро, теоретически, в будущем могут быть созданы сети, передающие информацию о квантовом состоянии на большие расстояния. Они обеспечат связью квантовые компьютеры или смогут передавать защищенные данные. Но до этого предстоит еще очень долгий путь; в частности, пока что успехом завершается лишь примерно одна попытка на 100 миллионов (что занимает около 10 минут). «Мои студенты проводили эксперименты три недели почти непрерывно, чтобы только набрать достаточно показателей для этой статьи», — говорит Крис Монро.
Напомним, что ранее мы рассказывали о других успехах в области квантовой телепортации — в частности, о том, что физики научились передавать информацию между разными частицами («Тесная связь на элементарном уровне»). Другие аспекты, связанные с этой полуфантастической темой (в том числе и трейлер фильма «Телепорт»), вы найдете в заметке «Самая обычная телепортация».
По публикации Nature News