Физики впервые осуществили телепортацию в квантовую память

Схема эксперимента
Иллюстрация Bussieres et al,

Международная группа физиков впервые продемонстрировала возможность квантовой телепортации в квантовую память по «обычному» оптическому каналу. Препринт статьи исследователей доступен на сайте arXiv.org.

В качестве квантовой памяти у исследователей выступал кристалл иттриевого ортосиликата, допированный ионами неодима. Квантовое состояние передавалось на ионы с помощью фотонов. Главной составляющей успеха физиков стала технология производства запутанных пар фотонов с разными длинами волн — 883 нанометра и 1338 нанометра.

В качестве телепортируемого квантового состояния выступала поляризация фотонов. По словам ученых, новая технология может использоваться для создания так называемых квантовых репитеров. Это гипотетическое устройство, которое получает квантовую информацию и, не разрушая, пересылает ее. Такие приборы необходимы для функционирования квантовых каналов связи.

Квантовой телепортацией называется передача на расстояния квантового состояния частицы. Вопреки названию, для работы телепортации требуется классический канал связи для передачи дополнительной информации для воспроизведения исходного состояния получателем.

Схема работы телепортации такова: пусть у Алисы есть частица A, состояние которой она хочет передать Бобу (так традиционно называют участников мысленных экспериментов, связанных с квантовой механикой). Для этого создается пара запутанных частиц (например, фотонов) B и С. Частица C уходит Бобу, а у Алисы остается A и B. Она производит измерение состояния этих частиц, в результате чего их волновые функции коллапсируют.

После этого Алиса передает информацию получателю по классическому каналу. Получив эту информацию, Боб вычисляет преобразования, которые необходимо сделать над полученной частицей, чтобы та оказалась в квантовом состоянии, аналогичном A. При этом Боб не производит измерение B, сохраняя волновую функцию последней от коллапса.