I fisici hanno dimostrato per la prima volta il processo di teletrasporto quantistico da un chip di silicio a un altro. Il loro sistema, basato sui principi dell'ottica integrata, utilizza una combinazione di sorgenti di fotoni non lineari e circuiti quantistici lineari. Questo design fornisce una delle più alte accuratezza di teletrasporto fino ad oggi. Lavoro pubblicato su Nature Physics.
Per costruire sistemi per l'elaborazione e la trasmissione di informazioni quantistiche, gli scienziati usano spesso i principi dell'ottica integrata. L'ottica presenta diversi vantaggi significativi: ad esempio, consente di ridimensionare il sistema, aumentandone la capacità di calcolo. Lavorare con i dati quantistici in ottica integrata, tuttavia, richiede l'implementazione di diversi meccanismi complessi. Un tale sistema dovrebbe essere in grado di generare gruppi di singoli fotoni, controllarli e quindi registrarsi.
In lavori precedenti, i fisici hanno già affrontato il problema di creare un generatore con fotoni sufficientemente luminosi e distinguibili. Inoltre, combinare una sorgente di fotoni con circuiti quantistici (registratori) all'interno di un dispositivo compatto è un compito piuttosto difficile. Nonostante ciò, nel 2014, gli scienziati sono riusciti nel teletrasporto quantistico di un fotone all'interno di un singolo chip di silicio.
Ora un team internazionale di scienziati guidato da Daniel Llewellyn dell'Università di Bristol ha costruito un sistema che consente il teletrasporto quantistico da un chip all'altro. Consiste di due parti: un trasmettitore (5 × 3 millimetri) e un ricevitore (3,5 × 1,5 millimetri). Il trasmettitore è una rete di sorgenti di fotoni non lineari e circuiti quantistici lineari.
Innanzitutto, due coppie di fotoni vengono generate e fatte passare attraverso un sensore per determinare se sono entangled. Vengono quindi diretti attraverso i canali della guida d'onda a un circuito quantistico lineare (una sequenza di esperimenti quantistici). L'ultima fase è la misurazione utilizzando un sistema di interferometri Mach-Zehnder (questo dispositivo è costituito da una guida d'onda che si dirama in due parti; gli elettrodi posti ai lati dei bracci dell'interferometro riuniscono nuovamente il fascio in uno unico). Uno dei fotoni entangled viene inviato al ricevitore tramite un cavo in fibra ottica di 10 metri. Il ricevitore effettua le stesse misurazioni dell'interferometro del trasmettitore.
Rappresentazione schematica del dispositivo. e. trasmettitore b. ricevitore.
L'installazione può teletrasportare fotoni all'interno di uno e due chip (nel caso di due chip, erano a una distanza di 10 metri l'uno dall'altro). Il grado di coincidenza degli stati quantistici (precisione del teletrasporto) nella prima modalità è 0,906, nella seconda - 0,885. Nel lavoro sul teletrasporto nel 2014, i fisici hanno raggiunto una cifra di circa 0,89.
Secondo gli autori, il loro lavoro può essere utile in progetti di ottica integrata su larga scala applicabili nel campo della comunicazione e del calcolo quantistico. Non stiamo parlando solo di un computer quantistico, ma anche di una rete quantistica implementata su principi ottici. Migliorare l'accuratezza della trasmissione dei dati consentirà ai fisici di creare comunicazioni più efficienti basate sul teletrasporto quantistico.
Video promozionale:
Non molto tempo fa, gli scienziati hanno fotografato l'entanglement quantistico, puoi guardarlo. E il professor Alexander Lvovsky ci ha parlato di come comprendere correttamente gli esperimenti con particelle entangled.
Oleg Makarov
