Suntem încă departe de a fi capabili de a teleporta oameni prin spaţiu, dar cu toate acestea fizicienii au reuşit să transporte cu succes informaţia cuantică de-a lungul unui dispozitiv semiconductor asemănător unui cip de calculator. Descoperirea ar putea conduce la obţinerea unor procesoare mult mai puternice şi a unor scheme de criptare a datelor extrem de sofisticate.
Pentru a înţelege în mod corect această realizare va trebui să renunţăm pentru un moment la noţiunile noastre intuitive cu privire la modul de funcţionare al calculatoarelor obişnuite.
Imaginea prezintă o furnică aflată deasupra circuitelor supraconductoare pentru a putea reda mărimea relativă a acestor circuite electrice macroscopice (Imagine: Jonas Mlynek/ETH Zurich).
Spre deosebire de calculatoarele obişnuite, la care un bit poate avea doar două stări (1 sau 0), calculul cuantic utilizează biţi cuantici sau qubiţi. Aceştia pot avea în acelaşi timp două stări. Această proprietate se referă la un fenomen numit inseparabilitate cuantică, în care stările cuantice a doi biţi nu pot fi separate (de exemplu, ei pot avea în acelaşi timp atât starea 1, cât şi starea 0 în cadrul unui fenomen denumit „corelare comună"). În consecinţă, qubiţii pot fi descrişi doar prin modul în care aceştia se corelează reciproc sub forma unei legături „magice" între două locaţii diferite. Mai mult, proprietăţile a două particule pot fi legate reciproc chiar şi atunci când acestea se află la distanţă una de cealaltă (este ceea ce fizicienii din domeniul fizicii cuantice denumesc „acţiune ciudată la distanţă").
Prin utilizarea acestui efect, Andreas Wallraff, un profesor din cadrul departamentul de fizică al ETH Zurich, a reuşit să transporte cu succes informaţia cuantică între două locuri separate ale unui circuit electronic. Mai exact, echipa sa de cercetători a reuşit să mute datele cuantice la o distanţă de şase milimetri dintr-un colţ al unui cip către colţul opus al acestuia.
Imagine obţinută la microscop cu unul din biţii cuantici utilizaţi în experimentele de teleportare (Imagine: Arkady Fedorov, Lars Steffen/ETH Zurich).
Într-adevăr, spre deosebire de metodele de teleportare descrise în literatura science-fiction în care materia este mutată dintr-o locaţie în alta fără a implica deplasarea acesteia, teleportarea cuantică presupune dispariţia şi reapariţia informaţiei.
Wallraff şi echipa sa a realizat acest lucru prin crearea unei stări de inseparabilitate cuantică între un emiţător şi un receptor, care în acest caz reprezintă punctele A şi B aflate pe un circuit electronic. Aceste două locaţii au fost ulterior separate fizic una de alta, dar ele şi-au păstrat starea de inseparabilitate cuantică. În continuare fizicienii din domeniul cuantic au programat informaţia cuantică corespunzătoare emiţătorului. Deoarece emiţătorul şi receptorul se aflau în starea de inseparabilitate cuantică informaţia a putut fi citită ulterior la receptor.
Altfel spus, informaţia nu a călătorit din punctul A către punctul B ci mai degrabă ea a apărut în punctul B şi a dispărut din punctul A exact în momentul în care aceasta a fost citită în punctul B.
Nu este pentru prima dată când teleportarea cuantică a fost observată. Şi nici distanţa la care s-a obţinut teleportarea informaţiei cuantice nu este impresionantă în acest caz (ca de exemplu, oamenii de ştiinţă din Austria au reuşit să teleporteze cu succes informaţii cuantice la o distanţă de mai mult de o sută de kilometri prin utilizarea fibrelor optice). Cu toate acestea până la experimentul lui Wallraff nimeni nu a reuşit să facă acest lucru într-un sistem format din circuite electronice supraconductoare, circuite care ar putea sta la baza construirii viitoarelor computere cuantice.
Teoretic, aceste sisteme de calcul ar trebui să fie extrem de rapide. Se estimează că ele ar putea teleporta 10.000 de biţi cuantici pe secundă. Ele ar putea ajuta la perfecţionarea tehnologiilor de criptare a datelor şi la îmbunătăţirea metodelor de reducere a erorilor în cadrul reţelelor de comunicaţii. Mai mult, în cele din urmă ar putea fi posibil să obţinem teleportarea informaţiilor dintr-o locaţie în alta în cadrul unui viitor dispozitiv cuantic sau a unui procesor. Şi, de fapt, cercetătorii vor încerca, în cele din urmă, să teleporteze informaţii de la un cip electronic către un alt cip electronic.
Citiţi studiul complet în revista Nature, aici.
Traducere de Cristian-George Podariu după scientists-teleport-information-in-an-electronic-circui.
