Поделиться
Квантовая телепортация выходит на новый уровень
Ученым удалось показать, что квантовые характеристики импульса света можно передать веществу. Данный эксперимент является первым, в котором осуществлена передача квантовых состояний от одного вида материи другому. Однако полученный результат интересен не только с точки зрения фундаментальной науки — открываются новые возможности создания квантовых компьютеров. Термин "телепортация", означающий мгновенную передачу вещества на расстояние, был изобретен писателями-фантастами. Однако с 1993 года, когда впервые была обоснована теоретическая возможность квантовой телепортации, это понятие прочно вошло в лексикон серьезных ученых, а проблемы телепортации изучают в крупнейших научных центрах мира.Последняя публикация по этому поводу появилась на прошлой неделе в журнале Nature. Группа исследователей из института им. Нильса Бора (Дания) и института квантовой оптики им. Макса Планка (Германия) сообщила о первой удачной попытке передачи квантовой информации макроскопическому объему вещества на заметные расстояния.
Это явление получило название квантовой телепортации, и оно не подразумевает переноса массы. Речь идет о моментальной передаче веществу информации о свойствах объекта, в данном случае - о свойствах излучения. Квантовая телепортация осуществляется за счёт разделения информации на квантовую и классическую части и независимой передачи этих двух компонент. Квантовая часть информации основана на существовании т.н. квантово-запутанных частиц и характерных для них корреляций (любое воздействие на первую частицу мгновенно вызывает аналогичные изменения у второй). Для передачи классической информации годится любой обычный канал связи.
Напомним основные вехи в развитии квантовой телепортации. В 1998 году была осуществлена квантовая телепортация поляризационного состояния фотона. Затем в 2004 году сразу две исследовательские группы сообщили об экспериментальной реализаци квантовой телепортации квантового состояния атома. Cовсем недавно, в сентябре 2006 года, впервые осуществили телепортацию комбинированного квантового состояния двух фотонов. Нынешнее достижение группы датских и немецких ученых состоит в том, что впервые удалось осуществить квантовую телепортацию состояний между объектами разной природы - фотонами и атомами.
Эксперимент европейских ученых заключался в следующем: стеклянный сосуд, содержащий атомы цезия в газообразном состоянии, помещали в сильное однородное магнитное поле, которое выстраивало магнитные моменты всех атомов в одном направлении. Затем сосуд облучали интенсивным лазерным импульсом, в котором фотоны имеют определенную поляризацию, т.е. вектор напряженности электрического поля имеет строго определенное направление.
В результате взаимодействия с фотонами лазерного луча часть атомов цезия приобретала квантовые свойства фотонов, а фотоны - свойства атомов цезия. По сути, эксперимент представлял собой квантовомеханический вариант эффекта Фарадея (вращение плоскости поляризации света в магнитном поле).
Изменение состояния атомов сказывалось на параметрах вышедшего из сосуда светового пучка. Влияя на пространственную ориентацию атомов с помощью магнитного поля, ученые меняли фазу и поляризацию фотонов. Одновременно, изменение параметров пучка влияло на ориентацию атомов в колбе.
Для проверки успешного завершения телепортации сосуд через 0,1 мсек облучали вторым интенсивным лазерным импульсом, который "считывал" квантовые состояния атомов цезия. Ученые подсчитали, что передача квантового состояния атомам цезия осуществляется с высокой степенью достоверности (равной 0,6). Очень важно, что в опытах использовали вполне ощутимое количество вещества - около триллиона атомов цезия.
Этот эксперимент, по мнению руководителя группы Юджина Ползика (Eugene S. Polzik), открывает новые горизонты для квантовой телепортации и ее применений. Речь идет в первую очередь о создании квантовых компьютеров и развитии методик квантовой криптографии при передаче данных.
Короткая ссылка
