Квантовая телепортация вышла на новый уровень

Пришло время отпраздновать еще одну новинку в области квантовой физики: ученые смогли «телепортировать» кутрит, или фрагмент квантовой информации, основанной на трех состояниях, открывая целый ряд новых возможностей для квантовых вычислений и коммуникации.

До сих пор квантовая телепортация позволяла манипулировать только кубитами, хоть и на действительно больших расстояниях. Однако новое исследование предполагает, что будущие квантовые сети смогут нести гораздо больше данных и с меньшими помехами, чем мы думали.

В чем же вся соль? Представьте себе небольшие блоки данных, известные как «биты» в классических вычислениях. Они могут находиться в одном из двух состояний: 0 или 1. Но в квантовых вычислениях у нас есть кубит, который может быть одновременно 0 и 1 одновременно (состояние, известное как суперпозиция).

Кутрит же идет еще дальше, добавляя суперпозицию к классическим состояниям, которые могут быть представлены как 0, 1 или 2. Кутрит может быть всем этим одновременно, что делает его еще одним скачком вперед с точки зрения (например) вычислительной мощности компьютера или объем информации, который может быть отправлен от устройства к устройству за один раз.

Причем же здесь телепортация? Для того, чтобы перенести квантовую информацию из одного места в другое (да, речь идет только о переносе информации, не вещества), нужно прибегнуть к квантовой запутанности. В результате этого явления две частицы раскрывают квантовое значение друг друга (то есть определяют, где 0, 1, 2 и так далее) вне зависимости от того, какое расстояние их разделяет.

Это не совсем «телепортация» в полном смысле этого термина, однако она позволяет мгновенно получить информацию даже на потенциально очень большой дистанции. Эта информация может быть передана с помощью фотона света. К примеру, в будущем такая технология позволит создать интернет, который невозможно будет сломать. И в качестве абсолютной системы защиты выступят сами законы мироздания, поскольку любое вмешательство извне попросту разрушит информацию и сделает взлом бессмысленным.

Сейчас за титул «первооткрывателей» телепортации кутритов борются две команды, причем одна из двух работ еще находится в процессе рецензирования. Впрочем, можно почитать вторую — она доступна на портале arXiv.org и в журнале Physical Review Letters.

Отметим, что в настоящее время подобные «телепорты» весьма ограничены, и в будущем работа будет вестись с более сложными блоками данных. «Мы ожидаем, что результаты нашей работы проложат путь для практических приложений квантовых технологий, поскольку телепортация играет центральную роль в квантовых повторителях и квантовых сетях».