МОСКВА, 31 окт – РИА Новости. Ученые из МФТИ и Российского квантового центра выяснили, как можно заставить кубиты, элементарные ячейки квантового компьютера, обмениваться информацией посредством телепортации даже в том случае, если они построены на базе разных принципов работы. Их выводы были представлены в журнале Nature Communications.
"Объединение преимуществ квантовых состояний, закодированных в дискретных и непрерывных переменных, откроет новые горизонты для применения квантово-оптических технологий на практике", — заявил Александр Уланов, аспирант МФТИ и научный сотрудник Российского Квантового Центра, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
"Призрачное действие на расстоянии"
Квантовая телепортация была впервые описана на теоретическом уровне в 1993 году группой физиков под руководством Чарльза Бенетта. По их идее, атомы или фотоны могут обмениваться информацией на каком угодно расстоянии в том случае, если они были "запутаны" на квантовом уровне.
Для осуществления этого процесса необходим обычный канал связи, без которого мы не можем прочитать состояние запутанных частиц, из-за чего такую "телепортацию" нельзя использовать для мгновенной передачи данных на астрономические расстояния.
При использовании стандартной процедуры квантовой телепортации отправитель-"Алиса" и получатель-"Боб" обладают двумя частицами, "запутанными" между собой на квантовом уровне. Если "Алиса" хочет телепортировать какую-то другую частицу "Бобу", то она одновременно замеряет состояние, в котором находились обе ее частицы, и передает их по обычной линии связи "Бобу".
Во время этого замера связь между "запутанными" частицами разрушается, и частица Боба переходит в те состояния, в которых находилась частица Алисы во время телепортации. Чтобы узнать, в каком именно состоянии она находилась, необходимы данные замеров, которые Боб может использовать для получения данных о свойствах частицы.
Уланов и его коллеги под руководством Александра Львовского, одного из главных российских специалистов в области квантовой телепортации, задумались о том, можно ли осуществить телепортацию между квантовыми объектами, чья физическая природа кардинально различается.
Квантовые горизонты
Дело в том, что ученым пока не удалось создать идеального материала или прибора, который бы позволял осуществлять хранение, передачу и обработку квантовой информации с одинаково высокой эффективностью. Все существующие каналы квантовой связи, а также кубиты, элементарные ячейки квантового компьютера, хорошо справляются только с одной или двумя подобными задачами, и плохо подходят для решения остальных.
По этой причине физики сегодня все чаще думают о создании "разнородных" квантовых машин, в которых каждую из этих задач будет решать наиболее приспособленный материал. Их применение, соответственно, потребует создания технологий, позволяющих передавать квантовую информацию из одного типа кубитов в другой.
Львовский, Уланов и их коллеги успешно решили одну из подобных задач, заставив обменяться информацией два типа ячеек памяти, основанных на двух очень разных квантовых характеристиках света – его поляризации и напряженности электрического поля.
Принципиальные различия между этими свойствами фотонов, как объясняют ученые, заключаются в том, что первая характеристика проявляет дискретную, "прерывистую" природу, а вторая – имеет непрерывный характер.
Как показали опыты российских физиков, их разнородная природа не была препятствием для осуществления квантовой телепортации. Ученые смогли запутать между собой два подобных кубита, превратив их в особые аналоги знаменитого "кота Шредингера", и передать информацию на третий квантовый объект, имевший непрерывную природу, используя классическую методику Беннетта и принципы квантовой механики.
Подобную форму телепортации, по словам Львовского и его коллег, можно использовать в качестве усилителей сигналов в квантово-оптических сетях, в качестве одного из компонентов квантовой памяти и для многих других практических целей.
Комментарии
"по обычной линии связи" по телефону что-ли?
По любому классическому каналу. Хоть по голубиной почте.
Тогда новость должна звучать так: "Физики из России возродили голубиную почту на новом технологическом уровне с применением квантовой телепортации".
Ощущение, что пургой какой-то хотят пиндосов нашпиговать)
Это ты тут пургой шпигуешь почтенную публику, а наши учёные делом заняты.
ой, я бы не стал так категоричен в оценке действий наших ученых.....
В статье просто есть квалификационный минимум ссылок и стандартных фраз (прожектор состояния Белла, состояние кот Шредингера) - потому и напечатали - как мейнстрим.
Сам посыл внушает
Fortunately, this field is capable of coupling efficiently to both qubit-like and harmonic-oscillator-like systems through its own discrete-2 and continuous-variable (CV)3 degrees of freedom.
а реализация
Generally, this approximation is only valid for cats of relatively low amplitudes, but our scheme can be used equally well with cats generated using methods that enable higher amplitudes7,8
а сложности с
by means of a polarization analyzer and a single-photon detector (SPCM) [Fig. 1b]
А вообще они в черноголовке уже лет 15 как гоняют оптические сигналы и на км расстояния.
Ничего не понятно. Не ясно только кто не может объяснить суть достижения: журналисты или сами путальщики кубитов.
журналист совсем неграмотный. Поляризация и напряженность электрического поля ( т.е. э\м волны) - неквантовые характеристики. Можно через поляризатор и АЦП пропустить волну и оцифровать, но и то с определенной погрешностью. Речь шла об аналогии с транзистором FET, который либо пропускает ("1") , либо нет ,и возможностью построить все операнды NOR, AND и т.д. Грубо говоря нужен очень хороший излучатель ( с поляризацией строго 0 и 180 градусов) - но где ж его взять? А так грубо - если у вас монохроматор,поляризатор с dE/E =10^-6, то в переданном кубите 1000Х1000 - один элемент будет точно ложный. Если вы готовы с этим мириться- то ничего страшного.
@а двух очень разных квантовых характеристиках света – его поляризации и напряженности электрического поля.
Принципиальные различия между этими свойствами фотонов, как объясняют ученые, заключаются в том, что первая характеристика проявляет дискретную, "прерывистую" природу, а вторая – имеет непрерывный характер.@
Так еще хуже. В статье я хотя бы слова понимал.
Так надо использовать избыточный код при передаче и исправлять ошибки, используя избыточность.
о, на тему избыточности - есть целые библиотеки по криптографии. Чего только алис и боб не передавали друг другу, даже по телефонным проводам и азбукой морзе. Просто все надеются на чудо с entangled states, а некоторые нехорошие люди спекулируют этим.
Возьмем излучатель-приемник - двухуровневую систему для электрона . В идеале правила симметрии разрешают переходы с фотонами определенной поляризации и фиксированной энергии. Пусть вы используете правую и левую поляризации - аналог сигналов "1" и "0" для кодировки, и у вас в теории - прекрасный двоичный код. Но!
1) у каждого уровня есть т.н. ширина, определяющая степень его взаимодействия с внешним миром ( см. квантовая хромодинамика и эффекты сдвига Лемба). Лучше всего мессбауровские уровни ядра железа: у них ширина 20 нэВ, сам переход 14 кэВ, dE/E ~10^-12, у электрона даже на К оболочке тяжелого атома - дела хуже dE/E ~10^-6, у электронов внешних оболочек (которые и используют в большинстве случаев) - еще хуже . Но пусть dE/E ~10^-6.
2) в канале между излучателем-приемником присутствуют всякие ДРУГИЕ фотоны (рассеяние и затухание), а вам нужны только ваши резонансные (с вполне определенной поляризацией и энергией). Приемник реагирует на все фотоны и чуда квантовой телепортации - не получается. Длинный код не передать без ошибок - и тогда чего огород городить, возвращаемся к теме сложности кода машинки Энигма...
ЗЫ. Рентген не предлагать - он быстро затухает на воздухе, хотя прожектов межгалактической связи в вакууме хватает.
это замечательно, выпишу в цитатник.
Хотя если внимательно посмотреть там еще много. например: "поляризации ... фотонов, ... проявляет дискретную, "прерывистую" природу [света]"
"Ученые смогли запутать между собой два подобных кубита, превратив их в особые аналоги знаменитого "кота Шредингера", и передать информацию на третий квантовый объект, имевший непрерывную природу, используя классическую методику Беннетта и принципы квантовой механики."
Фигня это.
Посмотрели бы энти учёные, что могут запутать за пять минут двойняшки четырёх лет с помощью кота и трёх клубков мулине и на скорость передачи информации третьего кубита в лице мамы...
А то тут нам всё рассказывают, что суслик то он есть, однако.
Рассмотрим фотон с точки зрения двух его характеристик:
1. поляризация
2. напряжённость электрического поля
Узнаю Сашу... Сашу Львовского. Начнём со второго пункта. Нарисуем синусоиду. Ага, и проведём горизонтальную ось. Ага, ось координат, блин. Вектор напряжённости, проведённый перпендикулярно к этой оси, будет менять свой знак через каждый полупериод. Это, надеюсь, всем понятно?
Ну вот, значения вектора напряжённости будут иметь аналоговый характер. Что жи здесь непонятного? Тээкс, вернёмся к первому пункту. Поляризация может быть либо вверх, либо вниз, то ись, дискретной. Понятно почему, да? Ну, если представить её в виде вектора. Ага, вдоль выбранной оси проекции спина. Ну, или по часовой стрелке, или против часовой. Почему?
Ну-с, как жи-с? Электрон, излучающий фотон, вращается либо в эту сторону, либо в противоположную. Это, надеюсь, понятно? Направление вращения электрона может принимать... А вот это уже интересно... Сколько их, этих направлений? Бесконечно много, или же между ними есть некоторый шаг? Впрочем, это не принципиально. Оставим читателям самим выбрать тот вариант, который им наиболее близок.
Итак, мы установили, что фотон имеет, подобно электромагнитной волне, свою амплитуду. Ну да, свою максимально возможную амплитуду, которая изменяется, проходя через ноль, и меняет знак, ага, в другой полуволне. )