Un nou record în tehnologia cuantică a fost realizat de către o echipă de cercetători de la Universitatea din Bristol şi de la Universitatea Tehnică din Danemarca, care a reuşit pentru prima dată să teleporteze informaţie cuantică între două procesoare separate, neconectate din punct de vedere fizic.

Tehnologiile care folosesc proprietăţile fascinante şi bizare ale mecanicii cuantice au cunoscut progrese remarcabile în ultimii ani. Aceste tehnologii, de la calculatoarele cuantice la comunicarea cuantică, vor schimba modul în care comunicăm şi vor amplifica foarte mult capacitatea de calcul. Fenomene cuantice precum superpoziția cuantică şi inseparabilitatea cuantică stau la baza acestor noi tehnologii, la care se lucrează în diverse laboratoare în lumea întreagă, implicând sisteme fizice extrem de diferite între ele: de la sisteme de ioni, la sisteme care folosesc optica cuantică și circuite superconductoare.

Recent, un grup de oameni de ştiinţă de la   Universitatea din Bristol şi de la Universitatea Tehnică din Danemarca a reuşit realizarea unui nou record: au teleportat informaţia cuantică între două procesoare separate fizic, folosind inseparabilitatea cuantică.

Inseparabilitatea cuantică reprezintă o stare de cuplare între părţile unui sistem cuantic. De exemplu două particule, doi fotoni, care sunt generați împreună,  rămân într-o stare comună, descrisă de ceea ce în mecanica cuantică se numeşte funcţia de undă a sistemului. Această funcţie de undă descrie un sistem care de obicei se află într-o suprapunere de stări, adică în acelaşi timp sistemul se poate găsi în mai multe poziţii de exemplu, ceea ce este posibil doar pentru sistemele cuantice şi nu cele descrise de fizică clasică.

Ei bine, când se efectuează o măsurătoare, adică observăm sistemul, funcţia de undă care-l descrie colapsează într-o unică stare, ambii fotoni ajungând instantaneu într-una dintre stările permise. Ceea ce înseamnă că dacă măsurăm unul din cei doi fotoni cuplați cuantic - şi celălalt, pe care de fapt nu-l măsurăm, va trece într-o anumită stare, strict legată de starea primului foton. Acest fenomen cuantic stă la baza teleportării cuantice, care nu are nimic de-a face cu teleportarea din literatura științifico-fantastică. Teleportarea cuantică reprezintă doar un transfer de informație, nu o formă de transport a materiei. Ea este o modalitate de a transfera un bit cuantic dintr-un loc într-altul, fără a transporta totodată o particulă fizică.

Cercetătorii englezi şi cei danezi au reuşit să teleporteze informaţia cuantică între două microcipuri de siliciu, practic realizând teleportarea informaţiei de la un microcip la altul. Rezultatele acestui studiu de pionierat au fost publicate recent în Nature Physics, articol în care cercetătorii au prezentat mai multe studii efectuate asupra celor două microcipuri, demonstrând o fidelitate a teleportării de circa 91%, ceea ce înseamnă că în 91% din cazuri informaţia era teleportată în mod corect. Din punct de vedere tehnic cercetătorii au folosit rezonatoare optice circulare (eng. microring resonators) integrate cu circuite de optică liniară, care reuşesc să proceseze qubiţii (unitatea de informaţie cuantică) cu mare fidelitate.

Cele două microcipuri au fost programate pentru realizarea unor studii care aveau la bază inseparabilitatea cuantică, printre care şi studii de transfer al inseparabilității cuantice, în care cuplarea cuantică era transferată altor fotoni, fără ca aceştia să fi interacţionat direct cu primii fotoni, folosind deci ca mediatori fotonii aflaţi în stare de cuplare cuantică. Acest transfer de inseparabilitate cuantică este extrem de important în tehnologiile cuantice pentru comunicarea cuantică la mare distanţă, unde este nevoie ca inseparabilitatea cuantică, pe care se bazează siguranţa comunicării cuantice, să fie împrospătată şi refăcută, cu un repetitor cuantic, după o anumită distanţă, întrucât există riscul ca aceasta să fie distrusă de interacţia particulelor cuplate cuantic cu sisteme externe.

Autorii studiului susţin că acest studiu este extrem de important, punând bazele tehnologiilor CMOS cuantice, atât pentru comunicarea cuantică, cât şi pentru procesarea informaţiei cu proceduri cuantice. Suntem deci în mijlocul unei revoluţii cuantice, care ar putea fi utilizată pentru rezolvarea unor probleme extrem de complexe, precum studiul proteinelor sau a creierului, care astăzi sunt prea complexe chiar şi pentru supercalculatoarele existente, dar şi a unei reţele de comunicaţie cuantică sigură, în care hackerii să nu mai poată „fura” informaţiile sau ataca reţelele şi calculatoarele noastre.



Pentru mai multe informaţii:
Daniel Llewellyn et al. Chip-to-chip quantum teleportation and multi-photon entanglement în silicon, Nature Physics (2019). DOI: 10.1038/s41567-019-0727-x
Chip-to-chip quantum teleportation and multi-photon entanglement în silicon. arxiv.org/abs/1911.07839

Puteți comenta folosind contul de pe site, de FB, Twitter sau Google ori ca vizitator (fără înregistrare). Pt vizitatori comentariile sunt moderate (aprobate de admin).

Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Fii primul care comentează.

Spune-ne care-i părerea ta...
caractere rămase.
Loghează-te ( Fă-ți un cont! )
ori scrie un comentariu ca „vizitator”

 


OK, conținutul site-ului a fost și va rămâne gratuit,
dar chiar ne-ar ajuta dacă ne-ai sprijini cu
o donaţie.


PayPal ()


Contact
| T&C | © 2020 Scientia.ro