Телепортация как повседневная реальность

 


Практическая ценность этого эксперимента в том, что он может стать ключом к использованию квантовых эффектов в суперкомпьютерах будущего или криптостойких систем шифрования.

Квантовые компьютеры и криптостойкие сети будут строиться на том, что две удаленные частицы объединяются взаимодополняющим квантовым состоянием. Согласно сформировавшимся представлениям, квантовое состояние выступает в качестве единицы информации, которая может быть передано с помощью излучения от одной группы атомов другой. Поскольку измерение квантового состояния по определению «убивает» его, эту информацию не так просто считать и скопировать. Теоретики уже давно знают про эту тонкость процесса телепортации между двумя состояниями материи – энергией и веществом. Ранее удавалось зарегистрировать процессы передачи только непосредственно между квантовыми состояниями или квантами излучения.

Юджин Полцик (Eugene Polzik) с коллегами из института Нильса Бора в Копенгагене (Niels Bohr Institute) задействовали сильный лазер, облучая газообразный при комнатной температуре цезий. Оказалось, что спины всех атомов однонаправлены, если не считать флуктуаций вокруг заданного им квантового состояния. Энергию лазерного излучения принял коллективный спин облака атомарного цезия. Это означает, что квантовое состояние лазерной среды через когерентное излучение передалось газу, причем с той же амплитудой, но в противофазе. Целью эксперимента было продемонстрировать телепортацию, т.е. передачу квантового состояния через вторичное излучение в атомарное облако.

Чтобы добиться этого, исследователи примешали к основному второй более слабый лазерный импульс и разделили полученный луч на два направления. С одной стороны детектор измерял суммарную амплитуду луча, с другой – относительный сдвиг фаз. Не один из детекторов не зафиксировал образования связанных состояний лазерно-активной среды и атомов цезия. Однако исследователи воспользовались результатами этого опыта и применили высокоточные магнитные поля к парам атомов цезия. Это эффективно поворачивало все спины в соответствии со поляризацией излучения слабого лазера. Сообщение об этом было опубликовано 5 октября в журнале Nature.

«Ключевым моментом стала способность образовывать эффективную квантовую связь, при которой я могу получать связанные квантовые состояния, просто включая малый лазер», – говорит исследователь. Он добавляет, что в ходе исследований пытались исключить источники шума, которые вносили помехи в процесс формирования квантовой связи. Это достигалось улучшением фокусировки лазера и использованием атомов, которые взаимодействовали с излучением на более высоких частотах. Результирующая частота позволяет проводить эксперименты при комнатной температуре. По мнению исследователей, это представляется очень интересным и достаточно дешевым по сравнению с ультрахолодными газами.

Дж. Р. Минкел

Источник: В мире науки