Блог

Телепортация: важный шаг в улучшении квантовых вычислений

Исследователи изучают новые способы создания квантово-механических взаимодействий между удаленными электронами. Это исследование знаменует собой важный шаг вперед в квантовых вычислениях.

«Просвети меня» - одна из самых известных фраз из сериала «Звездный путь». Это команда, которую выдает, когда персонаж хочет телепортироваться из удаленного места обратно на Звездный корабль.

В то время как человеческая телепортация существует только в научной фантастике, телепортация возможна в субатомном мире квантовой механики - хотя и не так, как обычно изображают на телевидении. В квантовом мире телепортация связана с транспортировкой информации, а не с материей.

В прошлом году ученые подтвердили, что информация может передаваться между фотонами на компьютерных чипах, даже если фотоны физически не связаны.

Теперь, согласно новому исследованию Университета Рочестера и Университета Пердью, телепортация также возможна между электронами.

В статье, опубликованной в Nature Communications и одной, которая появится в Physical Review X , исследователи, в том числе Джон Никол, доцент физики в Рочестере, и Эндрю Джордан, профессор физики в Рочестере, исследуют новые способы создания квантово-механических взаимодействия далеких электронов. Исследование является важным шагом в улучшении квантовых вычислений, которые, в свою очередь, могут произвести революцию в технологиях, медицине и науке, создав более быстрые и эффективные процессоры и датчики.

"Жуткое действие на расстоянии"

Квантовая телепортация - это демонстрация того, что Альберт Эйнштейн назвал «жутким действием на расстоянии» - также известной как квантовая запутанность. В запутанности - одной из основных концепций квантовой физики - свойства одной частицы влияют на свойства другой, даже когда частицы разделены большим расстоянием. Квантовая телепортация включает в себя две далекие запутанные частицы, в которых состояние третьей частицы мгновенно «телепортирует» свое состояние двум запутанным частицам.

Квантовая телепортация - важное средство передачи информации в квантовых вычислениях. В то время как типичный компьютер состоит из миллиардов транзисторов, называемых битами, квантовые компьютеры кодируют информацию в квантовых битах или кубитах. Бит имеет единственное двоичное значение, которое может быть либо «0», либо «1», но кубиты могут быть одновременно «0» и «1». Способность отдельных кубитов одновременно занимать несколько состояний лежит в основе огромной потенциальной мощности квантовых компьютеров.

Ученые недавно продемонстрировали квантовую телепортацию с помощью электромагнитных фотонов для создания удаленно запутанных пар кубитов.

Однако кубиты, сделанные из отдельных электронов, также перспективны для передачи информации в полупроводниках.

«Отдельные электроны являются многообещающими кубитами, потому что они очень легко взаимодействуют друг с другом, а отдельные электронные кубиты в полупроводниках также масштабируемы», - говорит Никол. «Надежное создание взаимодействия между электронами на большом расстоянии необходимо для квантовых вычислений».

Однако создание запутанных пар электронных кубитов, охватывающих большие расстояния, что необходимо для телепортации, оказалось сложной задачей: в то время как фотоны естественным образом распространяются на большие расстояния, электроны обычно ограничиваются одним местом.

Запутанные пары электронов

Чтобы продемонстрировать квантовую телепортацию с использованием электронов, исследователи использовали недавно разработанный метод, основанный на принципах обменной связи Гейзенберга. Отдельный электрон похож на стержневой магнит с северным и южным полюсами, которые могут указывать вверх или вниз. Направление полюса - например, направлен ли северный полюс вверх или вниз - известно как магнитный момент электрона или состояние квантового спина. Если определенные виды частиц имеют одинаковый магнитный момент, они не могут находиться в одном и том же месте в одно и то же время. То есть два электрона в одном квантовом состоянии не могут располагаться друг на друге. Если бы они это сделали, их состояния менялись бы во времени.

Исследователи использовали эту технику для распределения запутанных пар электронов и телепортации их спиновых состояний.

«Мы предоставляем доказательства« обмена сцеплениями », при котором мы создаем сцепление между двумя электронами, даже если частицы никогда не взаимодействуют, и« телепортации квантовых ворот », потенциально полезной техники для квантовых вычислений с использованием телепортации», - говорит Никол. «Наша работа показывает, что это можно сделать даже без фотонов».

Результаты открывают путь для будущих исследований квантовой телепортации, включающей спиновые состояния всего вещества, а не только фотонов, и предоставляют больше доказательств удивительно полезных возможностей отдельных электронов в полупроводниках-кубитах.

Источник

  • января 20, 2021
  • 59
Оцените материал
(0 голосов)
Академия МакроСознания

Сообщество просветленных людей

Оставайтесь на связи

Последние публикации

Самые Читаемые

Будем на связи!

Подписывайтесь на новостную рассылку от Академии МакроСознания, будьте в курсе самых свежих новостей проекта!

Пожалуйста, включите javascript для отправки этой формы

Скоро!

Поиск