В то время как телепортация вещественных объектов существует лишь в научной фантастике, телепортация вероятна в субатомном мире квантовой механики – хотя и не так, как обычно изображается по телеку. В квантовом мире телепортация связана с транспортировкой инфы, а не с транспортировкой материи.
В прошедшем году ученые подтвердили, что информация может передаваться меж фотонами на компьютерных чипах даже тогда, когда фотоны на физическом уровне не соединены.
Сейчас, согласно новеньким исследованиям из Института Рочестера и Института Пердью, телепортация также быть может вероятна меж электронами.
В статье, размещенной в Nature Communications и в Physical Review X, физики изучат новейшие методы сотворения квантово-механических взаимодействий меж удаленными электронами. Это исследование является принципиальным шагом в совершенствовании квантовых вычислений, которые, в свою очередь, могут революционизировать технологии, медицину и науку, предоставляя наиболее резвые и действенные микропроцессоры и датчики.
“Стршное действие на расстоянии”
Квантовая телепортация – это демонстрация того, что Альберт Эйнштейн именовал “стршным действием на расстоянии“, также известным как квантовая запутанность.
В запутанности – одном из главных понятий квантовой физики, характеристики одной частички влияют на характеристики иной, даже когда частички разбиты сколь угодно огромным расстоянием. Квантовая телепортация содержит в себе две отдаленные, запутанные частички, в каких состояние третьей частички одномоментно “телепортирует” свое состояние к двум запутанным частичкам.
Квантовая телепортация является принципиальным средством передачи инфы в квантовых вычислениях. В то время как обыденный комп состоит из млрд транзисторов, именуемых битами, квантовые компы кодируют информацию в квантовых битах, либо кубитах.
Бит имеет единственное двоичное значение, которое быть может или “0”, или “1”, но кубиты могут быть как “0”, так и “1” сразу. Способность кубитов сразу занимать несколько состояний лежит в базе большой возможной мощи квантовых компов.
Ученые не так давно показали квантовую телепортацию, используя фотоны для сотворения дистанционно запутанных пар кубитов.
Кубиты, изготовленные из отдельных электронов, но, также перспективны для передачи инфы в полупроводниках.
“Отдельные электроны являются многообещающими кубитами, поэтому что они весьма просто ведут взаимодействие вместе, и отдельные электрические кубиты в полупроводниках также масштабируются”, – молвят ученые. “Надежное создание межэлектронных взаимодействий на огромных расстояниях весьма принципиально для квантовых вычислений.”
Но создание запутанных пар электрических кубитов, которые обхватывают огромные расстояния, что нужно для телепортации, оказалось сложной задачей: в то время как фотоны естественным образом распространяются на огромные расстояния, электроны обычно ограничены одним местом.
Запутанные пары электронов
Чтоб показать квантовую телепортацию при помощи электронов, ученые употребляли не так давно разработанную технику, основанную на принципах гейзенбергской обменной связи.
Отдельный электрон подобен стержневому магниту с Северным и Южным полюсами, которые могут указывать или ввысь, или вниз. Направление полюса – к примеру, ориентирован ли Северный полюс ввысь либо вниз – понятно как магнитный момент электрона либо квантовое спиновое состояние.
Если определенные виды частиц имеют однообразный магнитный момент, они не могут находиться в одном и том же месте в одно и то же время. Другими словами два электрона в одном и том же квантовом состоянии не могут “посиживать” друг на друге. Если б они это сделали, их состояния изменялись бы во времени взад и вперед.
Исследователи употребляли этот способ для распределения запутанных пар электронов и телепортации их спиновых состояний.
“Мы предоставляем подтверждения “обмена запутанностью”, в каком мы создаем запутанность меж 2-мя электронами, даже если частички никогда не ведут взаимодействие, и “квантовой телепортации ворот”, потенциально полезной техники для квантовых вычислений с внедрением телепортации”, – молвят ученые. “Наша работа указывает, что это можно создать даже без фотонов.”
Приобретенные результаты прокладывают путь для будущих исследовательских работ квантовой телепортации, включающей спиновые состояния всей материи, а не только лишь фотонов, и дают больше доказательств умопомрачительно нужных способностей отдельных электронов в кубитных полупроводниках.
Источник: