Телепортація можлива: Фізики підтвердили перенесення

Опубликованно 22.06.2020 19:02

У той час як телепортація людини існує тільки в науковій фантастиці, телепортація можлива в субатомному світі квантової механіки - хоча і не так, як це зазвичай показують у фільмах. У квантовому світі телепортація включає в себе передачу інформації, а не перенесення матерії.

У минулому році вчені підтвердили, що інформація може передаватися між фотонами на комп'ютерних чіпах, навіть якщо фотони не зв'язані фізично.

Тепер, згідно з новим дослідженням Університету Рочестера і Університету Пердью, телепортація між електронами також можлива.

У статті, опублікованій в Nature Communications і опублікованій в Physical Review X, дослідники, включаючи Джона Нікола, доцента фізики в Рочестері, і Ендрю Джордана, професора фізики в Рочестері, досліджують нові способи створення квантовомеханических методів взаємодії між віддаленими електронами. Дослідження є важливим кроком у поліпшенні квантових обчислень, які, в свою чергу, можуть революціонізувати технології, медицину і науку, надаючи більш швидкі та ефективні процесори і датчики.

Квантова телепортація - це демонстрація того, що Альберт Ейнштейн називав “моторошним дією на відстані“ - також відомим як квантова заплутаність. У заплутаному вигляді - одне з основних понять квантової фізики - властивості однієї частинки впливають на властивості інший, навіть коли частинки знаходяться на великій відстані. Квантова телепортація включає в себе дві віддалені заплутані частинки, в яких стан третьої частинки миттєво “телепортується“ свій стан в дві заплутані частинки.

Квантова телепортація є важливим засобом передачі інформації у квантових обчисленнях. У той час як типовий комп'ютер складається з мільярдів транзисторів, званих бітами, квантові комп'ютери кодують інформацію в квантових бітах або кубітах. Біт має одне двійкове значення, яке може бути або “0“ або “1“, але кубіти можуть бути одночасно і “0“ і “1“. Здатність окремих кубітів одночасно приймати декілька станів лежить в основі великої потенційної потужності квантових комп'ютерів.

Учені недавно продемонстрували квантову телепортацію, використовуючи електромагнітні фотони для створення дистанційно заплутаних пар кубітів.

Кубіти, зроблені з окремих електронів, також є перспективними для передачі інформації в напівпровідниках.

“Окремі електрони є багатообіцяючими кубітами, тому що вони дуже легко взаємодіють один з одним, а окремі електронні кубіти в напівпровідниках також масштабованих“, - говорить Нікол. “Надійне створення дальніх взаємодій між електронами має важливе значення для квантових обчислень“.

Проте створення заплутаних пар електронних кубітів, що охоплюють великі відстані, що необхідно для телепортації, виявилося складним завданням: хоча фотони природним чином поширюються на великі відстані, електрони зазвичай обмежуються одним місцем.

Щоб продемонструвати квантову телепортацію з використанням електронів, дослідники використовували нещодавно розроблену методику, засновану на принципах гейзенберговского обмінної взаємодії. Окремий електрон схожий на стрижневий магніт з північним полюсом і південним полюсом, який може вказувати вгору або вниз. Напрямок полюса - наприклад, направлено північний полюс вгору або вниз - відомо як магнітний момент електрона або стан квантового обертання. Якщо частинки певного типу мають однаковий магнітний момент, вони не можуть бути в одному і тому ж місці в один і той же час. Тобто два електрона в одному і тому самому квантовому стані не можуть сидіти один на одного. Якщо вони це зроблять, їх стану будуть змінюватися у часі.

Дослідники використовували цю техніку, щоб розподілити заплутані пари електронів і переміщувати їх спінові стани.

“Ми надаємо докази “перестановки заплутування“, в якій ми створюємо заплутаність між двома електронами, навіть якщо частинки ніколи не взаємодіють, і “телепортацію квантового воріт“, потенційно корисну техніку для квантових обчислень з використанням телепортації“, - говорить Нікол. “Наша робота показує, що це можна зробити навіть без фотонів“.

Отримані результати відкривають шлях для майбутніх досліджень квантової телепортації з участю спінових станів всієї матерії, а не лише для фотонів, і надають більше доказів дивно корисних можливостей окремих електронів у кубитовых напівпровідниках.

Нагадаємо, раніше повідомлялося, що встановлений новий рекорд по телепортації.

Хочете знати важливі та актуальні новини раніше за всіх? Підписуйтесь на Bigmir)net на Facebook і Telegram.

Категория: Технологии