A fizikusok először mutatták be az egyik szilícium chipek közötti kvantum-teleportálás folyamatát. Az integrált optika alapelveire épülő rendszerük nemlineáris fotonforrások és lineáris kvantumáramkörök kombinációját használja. Ez a kialakítás a mai napig a legmagasabb teleportálási pontosságot nyújtja. A Nature Physics folyóiratban közzétett munka.
A kvantuminformáció feldolgozására és továbbítására szolgáló rendszerek felépítésére a tudósok gyakran alkalmazzák az integrált optika alapelveit. Az optikának számos jelentős előnye van: például lehetővé teszi a rendszer méretezését, növelve számítási kapacitását. Az integrált optikában a kvantum-adatokkal végzett munka azonban számos összetett mechanizmus megvalósítását igényli. Egy ilyen rendszernek képesnek kell lennie az egyes fotonok csoportjainak előállítására, ellenőrzésére és regisztrálására.
A korábbi munkákban a fizikusok már szembesültek a kellően fényes és megkülönböztethető fotonokkal rendelkező generátor létrehozásának problémájával. Ezenkívül meglehetősen nehéz feladat a fotonforrás kvantumáramkörökkel (felvevőkkel) történő kombinálása egy kompakt eszközön belül. Ennek ellenére 2014-ben a tudósoknak sikerült egy foton kvantum-teleportálását egyetlen szilikon chipben.
Jelenleg Daniel Llewellyn vezetésével, a Bristoli Egyetemen dolgozó nemzetközi tudósok olyan rendszert építettek fel, amely lehetővé teszi a kvantum teleportálást az egyik chipről a másikra. Két részből áll - egy adóból (5 × 3 milliméter) és egy vevőből (3,5 × 1,5 milliméter). Az adó nemlineáris fotonforrások és lineáris kvantumáramkörök hálózata.
Először két pár fotont generálnak, és egy érzékelőn vezetik át, hogy meghatározzák, be vannak-e kötve. Ezután a hullámvezető csatornákon keresztül egy lineáris kvantumáramlásba (kvantumkísérletek sorozatába) vezetik. Az utolsó szakasz a mérés Mach - Zehnder interferométerek rendszerével (ez az eszköz egy hullámvezetőből áll, amely két részre oszlik; az interferométer karok oldalán elhelyezkedő elektródok ismét egyetlen fényt hoznak a sugárhoz). Az egyik összefonódott fotonokat 10 méteres száloptikai kábel segítségével továbbítják a vevőnek. A vevő ugyanazokat az interferométer-méréseket végez, mint az adó.
Az eszköz vázlatos ábrázolása. és. adó b. vevő.
A telepítés képes fotonok teleportálására egy és két chipen belül (két chipek esetében 10 méter távolságra vannak egymástól). A kvantumállapotok egybeesésének mértéke (a teleportálás pontossága) az első üzemmódban 0,906, a másodikban - 0,885. A 2014-es teleportációval foglalkozó munka során a fizikusok mintegy 0,89 értéket értek el.
A szerzők szerint munkájuk hasznos lehet nagyobb méretű integrált optikai projektekben, amelyek alkalmazhatók a kvantumkommunikáció és a számítás területén. Nem csak kvantumszámítógépről, hanem optikai elveken megvalósított kvantumhálózatról is beszélünk. Az adatátvitel pontosságának javítása lehetővé teszi a fizikusok számára a kvantum-teleportáción alapuló hatékonyabb kommunikáció létrehozását.
Promóciós videó:
Nemrégiben a tudósok fényképezték a kvantum-összefonódást, megnézheted. Sándor Lvovsky professzor pedig elmondta nekünk, hogy miként lehet megérteni az összegabalyodott részecskékkel végzett kísérleteket.
Oleg Makarov