Teleportacja pięciu stanów kwantowych za jednym razem
Teleportacja kwantowa nie polega na przenoszeniu materii z jednego miejsca do drugiego, do czego przyzwyczaiły nas hollywoodzkie produkcje. Zamiast tego mówimy o bezpośrednim przesyłaniu informacji o stanie kwantowym cząstki. Wykorzystuje się do tego zjawisko splątania kwantowego, czyli niezwykle silnej korelacji między dwoma systemami kwantowymi, które pozostają ze sobą powiązane niezależnie od odległości. Klasyczny przekaz informacji daje odbiornikowi możliwość odtworzenia oryginalnego stanu na swojej cząstce, bez fizycznego przemieszczania nośnika informacji.
Czytaj też: Odblokowali ukryte wymiary w pojedynczym fotonie. Fizycy mówią o nowej erze technologii
Dotąd większość eksperymentów teleportowała pojedynczy stan lub kanał informacji na raz. W praktycznych układach komunikacyjnych to duże ograniczenie, ponieważ rzeczywista transmisja wymaga równoległego przesyłu wielu kanałów. Chińscy fizycy rozwiązali ten problem poprzez staranne sterowanie fazą klasycznych kanałów komunikacyjnych oraz dobór odpowiednich częstotliwości sygnałów. Dzięki temu ich system potrafi deterministycznie teleportować do pięciu odrębnych stanów kwantowych reprezentowanych jako różne pasma częstotliwości w sygnale optycznym. Wszystko to w jednym eksperymencie i w jednej szerokości pasma, wynoszącej ~24 MHz.
Chińczycy wyznaczają kierunek w eksperymentach
Co ważne, jakość teleportowanych stanów osiągnęła około 70%, co przekracza granicę tzw. limitu nie-klonowania. W praktyce oznacza to, iż teleportowane informacje są wyraźnie kwantowe i nie da się ich odtworzyć ani podrobić klasycznymi metodami transmisji. Pod względem potencjalnych zastosowań to odkrycie ma ogromne znaczenie. Umożliwia dalsze rozwijanie kwantowych sieci komunikacyjnych, które w przyszłości mogłyby zapewniać ultraszyfrowanie i niezwykle bezpieczne połączenia. Równoległa teleportacja wielu kanałów oznacza, iż systemy te mogłyby osiągać dużo większą przepustowość, co jest kluczowe przy przesyłaniu złożonych zasobów informacji kwantowej między odległymi węzłami sieci.
Czytaj też: Chiny budują “super akumulator”. Największy taki obiekt na świecie powstanie w górach
Mimo że technologia jest jeszcze daleka od zastosowań komercyjnych, eksperyment ten oznacza ważny krok w zakresie projektowania internetu kwantowego i urządzeń komunikacyjnych wykorzystujących mechanikę kwantową. Naukowcy podkreślają, że zwiększenie liczby jednocześnie teleportowanych stanów to jeden z fundamentów przyszłych systemów transmisji informacji opartych na splątaniu.
Źródło: Science Bulletin, SciTechDaily