Американские ученые впервые успешно телепортировали состояние не отдельной частицы или кубита, а полноценного "рабочего" логического устройства на их базе. Это открывает дорогу для использования телепортации для "сшивания" частей квантовых компьютеров, передает Trend со ссылкой на РИА Новости
"Мы показали, что наша система правильно исполняет расчеты с двумя кубитами с вероятностью в 85-87%. Это не идеал, но и не ноль. Подобная форма телепортации позволяет нам проводить логические операции при помощи ионных кубитов, удаленных на большие расстояния и раньше никогда не взаимодействовавших", — заявил Дитрих Лейбфрид (Dietrich Leibfried) из Национального института стандартов и технологий в Боулдере (США).
Квантовая телепортация была впервые описана на теоретическом уровне в 1993 году группой физиков под руководством Чарльза Бенетта. По их идее, атомы или фотоны могут обмениваться информацией на каком угодно расстоянии в том случае, если они были "запутаны" на квантовом уровне.
Для осуществления этого процесса необходим обычный канал связи, без которого мы не можем прочитать состояние запутанных частиц, из-за чего такую "телепортацию" нельзя использовать для мгновенной передачи данных на астрономические расстояния.
При использовании стандартной процедуры квантовой телепортации отправитель-"Алиса" и получатель-"Боб" обладают двумя частицами, запутанными между собой на квантовом уровне. Если "Алиса" хочет телепортировать какую-то другую частицу "Бобу", то она одновременно замеряет состояние, в котором находились обе ее частицы, и передает их по обычной линии связи "Бобу".
Во время этого замера связь между "запутанными" частицами разрушается, и частица Боба переходит в те состояния, в которых находилась частица Алисы во время телепортации. Чтобы узнать, в каком именно состоянии она находилась, необходимы данные замеров, которые Боб может использовать для получения данных о свойствах частицы.
За последние годы российские и зарубежные физики заметно продвинулись в развитии технологий телепортации. К примеру, два года назад китайский квантовый спутник "Мо-Цзы" осуществил первую межконтинентальную и первую "космическую" телепортацию, а ученые из Российского квантового центра смогли телепортировать состояние одного кубита в другой несмотря на то, что они были построены на разных принципах.
Лейбфрид и его коллеги сделали следующий шаг в их эволюции, научившись переносить не состояния отдельных частиц и ячеек памяти, а полноценные вычислительные устройства на базе кубитов, осуществляющие квантовую логическую операцию CNOT, аналогичную "ИЛИ" в обычных компьютерах.
Для осуществления этой операции ученые подготовили две пары ионов – возбужденные атомы бериллия-9 и два атома магния-25, лишенные одного электрона. Первые, собственно, и были кубитами и главными компонентами CNOT-вентиля, а вторые играли роль запутанных частиц в классическом эксперименте с Алисой и Бобом, то есть были "расходным материалом" для осуществления телепортации.
Записав исходные данные в кубиты, ученые замерили состояние одной из пар ионов бериллия и магния, при этом одновременно осуществляя ряд операций, позволявших им проводить расчеты одновременно с телепортацией, не тратя время на "классический" обмен информацией между кубитами. После этого они проверяли то, в каком состоянии окажется "выход" логического устройства и сверяли данные с результатами теоретических расчетов.
Первые опыты с этой установкой показали, что это возможно, однако правильный ответ ученые смогли получить далеко не всегда. Примерно каждый восьмой раз логическая операция давала неправильный ответ из-за сбоев в работе "телепортатора" или самих кубитов.
Тем не менее, Лейбфрид и его коллеги полагают, что точность работы таких "сборных" квантовых логических вентилей можно будет повысить до показателей, характерных для кубитов, физически соединенных друг с другом. Это откроет дорогу для создания действительно мощных квантовых компьютеров, архитектуру которых можно будет легко масштабировать.