211service.com
Kvantu atmiņas lēciens
Pēdējos gados fiziķi ir izstrādājuši daudzus veidus, kā izmantot kvantu mehānikas dīvainības, lai pārraidītu un apstrādātu informāciju.
Tagad pētnieku komanda ir paziņojusi par svarīgu soli ceļā uz šīs kvantu informācijas izmantošanu: viena jona kvantu stāvokļa spoku pārnešana uz otru metru attālumā. Tā kā joni var saglabāt kvantu stāvokli daudzas sekundes, šī kvantu teleportācijas shēma varētu atvēlēt pietiekami daudz laika manipulācijām, kas nodrošina liela attāluma saziņu, kas ir imūna pret noklausīšanos, vai aprēķiniem, kas izmanto kvantu mehāniku, lai veiktu pārsteidzoši ātrus aprēķinus.
Lai pārsūtītu nelielu kvantu informāciju no vienas atoma lieluma sistēmas uz citu, abām sistēmām jāsāk kvantu nosacījums, ko sauc par sapīšanās. Sapinušās sistēmas vienmēr sniedz atbilstošas atbildes, piemēram, divas monētas, kas, lai arī atsevišķi neparedzamas, vienmēr iznāk viena galva un viena aste. Fiziķi ir teleportējuši stāvokli starp sapinušies gaismas fotoniem, taču diemžēl viņi nevar ļoti ilgi uzglabāt kvantu informāciju. Nesen citi pētnieki ir teleportējuši atsevišķu jonu daudz ilgāk dzīvojošo kvantu stāvokli, bet tikai tad, kad tie bija iesprostoti ļoti tuvu viens otram.
Lai pārsūtītu pastāvīgu kvantu informāciju lielos attālumos, Kriss Monro un viņa grupa Merilendas Universitātē sadarbojās ar Lumingu Duanu Mičiganas Universitātē, lai notvertu un atdzesētu divus atsevišķus iterbija jonus. Komanda kodēja kvantu informāciju, sajaucot divus stāvokļus, kas atšķiras tikai ar kodola leņķisko impulsu. Atšķirībā no bita vērtības 0 vai 1 parastajā skaitļošanā, pētnieki var izveidot patvaļīgu divu kodolstāvokļu maisījumu, kas pazīstams kā kubits, pakļaujot jonus mikroviļņu iedarbībai. Kad jons ir izveidots, tas saglabā šo maisījumu vairākas sekundes – pietiekami ilgi, lai veiktu aprēķinus, kas vienlaikus iedarbojas uz abām vērtībām.
Paplašinot paņēmienu, ko Monro komanda demonstrēja 2007. gadā, pētnieki pakļāva abus jonus ultraīsam gaismas impulsam, katru nospiežot augstākas enerģijas stāvoklī. Pēc tam katrs jons atgriezās sākotnējā stāvoklī, izstarojot fotonu. Izmērot šī fotona krāsu, jons būtu atstājis vienā no diviem kodolstāvokļiem. Bet tā vietā pētnieki vienkārši pārbaudīja, vai abiem fotoniem ir dažādas krāsas. Tā kā viņi nenoteica, kura krāsa nāk no kura jona, redzot šo rezultātu, joni palika sapinušies, kas ietvēra abas iespējas.
Izstaro mani: Katrā no divām cilindriskām kamerām (kreisajā un labajā pusē) ir viens atoms. Katra atoma attēlošanai tiek izmantotas melnās caurules priekšplānā. Optiskās šķiedras, kas novirza atsevišķus fotonus no katra atoma, atrodas pretī caurulēm attēla kreisajā pusē, pārklātas ar melnu papīru. Fotoni iejaucas lielajā melnā taisnstūra kastē kreisajā pusē.
Lai veiktu teleportāciju, pētnieki sagatavoja kreisās puses jonu patvaļīgā kvantu stāvoklī un pēc tam vairākkārt satvēra jonus ar lāzera impulsiem, līdz viņi ieraudzīja pretējās krāsas fotonu pārus, kas vēstīja par sapinušo stāvokli. Viņi ātri izmērīja, kurā kodola stāvoklī atrodas kreisās puses jons, iznīcinot tā kvantu maisījumu. Bet sapīšanās izraisa cieši saistīta maisījuma parādīšanos labajā jonā. Pētnieki to pārvērta par sākotnējā stāvokļa teleportētu versiju, manipulējot ar to vienā no diviem veidiem, atkarībā no tā, kuru stāvokli viņi izmērīja kreisās puses jonam.
Šī ir pirmā kvantu teleportācijas realizācija starp diviem attāliem atomiem, norāda Mjunšiks Kims Karalienes universitātes Belfāstā Ziemeļīrijā, kurš nebija iesaistīts darbā. Tā ir diezgan gudra tehnika.
Viena problēma ir tā, ka ir nepieciešami gandrīz 100 miljoni lāzera impulsu — apmēram 10 minūtes, lai iegūtu vienu sapinušos pāri. Lai šis skaitlis būtu noderīgs turpmākiem eksperimentiem, tas ir jāuzlabo apmēram 1000 reižu, galvenokārt savācot vairāk emitēto fotonu. Shēma teleportēšanai starp attāliem joniem varētu nodrošināt kvantu atkārtotājus, kas ļauj pārraidīt kvantu informāciju lielos attālumos, atzīmē Monro. Turklāt viņš saka, ka tas ir labi piemērots arvien vairāk pētītai kvantu skaitļošanas pieejai, kas sākas ar lielu skaitu sapinušo kubitu.