Przełom w teleportacji kwantowej - czy wizja transportu ze Star Trek się ziści?

Teleportacja kwantowa, rodem z odcinków "Star Trek", stała się rzeczywistością dzięki przełomowemu badaniu opublikowanemu w czasopiśmie "Science Advances". Międzynarodowy zespół naukowców z Uniwersytetu w Turku i Uniwersytetu Nauki i Technologii w Chinach opracował nową metodę, która pozwala na niemal idealną transmisję stanów kwantowych, pomimo obecności zakłóceń i szumów.

 

Teleportacja kwantowa to proces, w którym stan cząstki kwantowej, czyli kubitu, jest przenoszony z jednego miejsca do drugiego bez fizycznego przemieszczania samej cząstki. Wymaga to specjalnych zasobów kwantowych, takich jak splątanie - tajemnicze połączenie między dwoma kubitami. W idealnym scenariuszu teleportacja może przebiegać bezbłędnie, ale w prawdziwym świecie zawsze występuje hałas i zakłócenia, które mogą znacznie obniżyć jakość procesu.

 

Kluczem do sukcesu naukowców było wykorzystanie hybrydowego splątania wielu ciał. Zamiast polegać na standardowym splątaniu kubitów, opracowali oni metodę, która łączy polaryzację fotonów (reprezentujących stany kwantowe) z ich częstotliwością (reprezentującą lokalne środowisko). Dzięki temu mogli stworzyć kontrolowane korelacje, które znoszą początkowe zakłócenia i umożliwiają skuteczną teleportację, nawet w obecności dekoherencji.

"Chociaż w naszym laboratorium przeprowadziliśmy wiele eksperymentów, pomyślne zakończenie tego bardzo złożonego eksperymentu z teleportacją było bardzo ekscytujące i satysfakcjonujące" - powiedział dr Zhao-Di Liu z Instytutu Chińskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii.

Konsekwencje tej pracy wykraczają poza samą teleportację kwantową. Wykorzystanie splątania hybrydowego otwiera nowe możliwości w dziedzinie kwantowego przetwarzania informacji i komunikacji. Naukowcy sugerują, że ich technika może być wykorzystana do przenoszenia dowolnego stanu wielokubitowego, potencjalnie przekraczając ograniczenia podprzestrzeni wolnych od dekoherencji.

 

Chociaż badanie to stanowi jeszcze weryfikację koncepcji, kładzie ono podwaliny pod przyszłe badania nad rolą splątania hybrydowego w zwalczaniu dekoherencji. Podkreśla również znaczenie właściwego przygotowania stanu w technologiach kwantowych i rzuca nowe światło na koncepcję recyklingu splątania.

 

W miarę postępu technologii kwantowych, coraz ważniejsza staje się zdolność do przezwyciężenia dekoherencji i zachowania subtelnej natury stanów kwantowych. To przełomowe badanie oferuje obiecujące nowe podejście do osiągnięcia tego celu, torując drogę dla bardziej niezawodnych i wydajnych kwantowych systemów komunikacji i obliczeń. Dzięki dalszym badaniom i rozwojowi, moc hybrydowego splątania wielu ciał może pomóc w uwolnieniu pełnego potencjału technologii kwantowych i przybliżeniu nas do przyszłości opartej na technologiach kwantowych.