Атоми цезію допомогли здійснити прорив у вивченні квантової телепортації

Протягом кількох останніх років учені всього світу інтенсивно працюють над технологіями і методами квантової телепортації, що дозволяють передавати дані на квантовому рівні від одного фотона світла до іншого.

Атоми цезію допомогли здійснити прорив у вивченні квантової телепортації.

Ще в 2006 році вченим з інституту Нільса Бора вдалося здійснити телепортацію між фотонами світла атомами речовини. В даний час цій же команді вчених вдалося довести можливість квантової телепортації інформації на прикладі двох газоподібних хмар. Більш того, всі спроби передачі інформації були успішними. Результати дослідження були опубліковані в науковому журналі Nature Physics.

«Досягнення стабільних результатів і успіх при кожній спробі – це дуже важливий крок на шляху до створення нових квантових технологій передачі інформації», – сказав Юджин Ползик, професор інституту Нільса Бора і керівник дослідницького центру Quantop в університеті Копенгагена.

Дослідження проводилися в лабораторіях, які розташовані в підвальних приміщеннях інституту Нільса Бора. Для експерименту вчені використовували два скляних контейнера, в яких знаходилися газоподібні хмари, що містять мільярди атомів цезію. Ці два контейнера ніяким чином не були пов’язані між собою, а передача інформації здійснювалася за допомогою лазерного світла.

Атоми цезію допомогли здійснити прорив у вивченні квантової телепортації.

Обидва контейнери були поміщені в спеціальну камеру з магнітним полем. В той час коли лазерне світло (з певною довжиною хвилі) досягало атомів цезію, електрони зовнішнього шару починали обертатися в цьому ж напрямку. Варто відзначити, що електрони можуть обертатися як в напрямку до світла, так і в протилежному. Таким же чином дані кодуються у звичайних комп’ютерах. Нагадаємо, що звичайні комп’ютери працюють з бінарними даними (одиницями і нулями), а квантові комп’ютери – з кубітами, які можуть приймати значення одиниць, нулів, а також одночасно і тих і інших. Обертання електронів в одну сторону відповідає одиниці, а в іншу – нулю.

Спочатку світло направляється в перший контейнер, а потім відбувається квантове явище, – фотони світла і атоми заплутуються на квантовому рівні. Дане явище квантової заплутаності вказує на повну синхронізацію об’єктів.

Поглинаючи фотони світла, атоми цезію випромінювати нові фотони певної довжини хвилі, заплутані на квантовому рівні з даними атомами, які направляються в інший контейнер. У другому контейнері дані фотони поглиналися атомами цезію і ставали заплутаними з атомами у першому контейнері. Завдяки лазеру і спеціальному датчику вченим вдавалося синхронно змінювати квантовий стан атомів цезію в обох контейнерах і передавати дані з одного контейнера в інший.

Примітно, вчені проводили експерименти при кімнатній температурі і не охолоджували атоми цезію до наднизьких температур, як у більшості подібних експериментів. При кімнатній температурі швидкість пересування атомів цезію становить 200 метрів в секунду. Таким чином, вони постійно стикалися зі стінками контейнерів. У звичайних умовах із-за зіткнень атоми неминуче втрачали б квантову інформацію, але вчені знайшли вихід з цієї складної ситуації, покривши стінки скляних контейнерів спеціальною речовиною, яка за складом схоже на парафін.

Окремо варто згадати про розробку спеціального датчика, який реєструє фотони і дозволяє зчитувати квантову інформацію. Саме завдяки цьому високочутливому датчику квантовий канал передачі даних працює стабільно і безвідмовно.

Погодьтеся, одна справа передавати дані на відстані 0,5 метра, а інша по всьому світу. Правда, Юджин запевняє, що відстань не має значення.

Радимо прочитати нову статтю ZTE представила перший смартфон з LTE на базі одноядерного чіпа, в ній ви знайдете багато цікавої інформації.

«Півметрову відстань між контейнерами обумовлена розмірами лабораторії. Якщо у нас з’явиться необхідний простір і можливості, ми без особливих труднощів зможемо використовувати квантовий канал для передачі інформації на супутник і назад на Землю».

Напишіть відгук

Ваша пошт@ не публікуватиметься. Обов’язкові поля позначені *

*

Можна використовувати XHTML теґи та атрибути: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>