Австрийские учёные создали способ запутывания фотонов, позволяющий связать сразу три фотона, что увеличивает эффективность передачи данных в квантовых системах и приближает к практичной квантовой телепортации.
Для освоения таких будущих технологий, как квантовые компьютеры и квантовая криптография, необходимо экспериментальное изучение сложных квантовых систем. Ученые из Венского университета и Австрийской академии наук добились прогресса в этой области.
Стремясь увеличить информационную емкость при сохранении количества частиц, ученые использовали более сложные квантовые системы, нежели двумерно запутанные кубиты. Разработанные методы и технологии могут пригодиться для телепортации сложных квантовых систем в будущем. опубликована в журнале Nature Photonics.
Как биты в обычных компьютерах, кубиты являются наименьшими единицами информации в квантовых системах. Крупные компании, такие как Google и IBM, конкурируют с научными учреждениями по всему миру, стремясь создать все больше запутанных кубитов и разработать работающий квантовый компьютер. Впрочем, группа ученых из Венского университета и Австрийской академии наук… выбралаДругой способ увеличить объем информации в сложных квантовых системах заключается в повышении сложности самих систем, а не увеличении количества используемых частиц.
Главное отличие нашего опыта — запутывание трех фотонов, а не двух, как это делается обычно, рассказывает Мануэль Эрхард, главный автор работы.
Венские физики для достижения цели применили квантовые системы с более чем двумя состояниями: речь идет об угловом моменте отдельных фотонов. Фотоны обладают большей информационной емкостью по сравнению с кубитами. Сложность заключалась в запутывании этих частиц света, которую исследователи преодолели с помощью компьютерного алгоритма, самостоятельно находящий пути для экспериментального воплощения.
С помощью компьютерного алгоритма, названного Melvin, исследователи обнаружили экспериментальную установку для воспроизведения этого типа запутывания. Вначале это было очень сложной задачей, но в итоге получилось. После некоторых усовершенствований, предложенных физиками… сталкивалисьТрудности технологического характера команда преодолела благодаря применению новой лазерной технологии и специального мультипорта.
«Мультипорт — центр нашего эксперимента; через него три фотона связываются тремя измерениями».
Трёхфотонное запутывание в трёх измерениях обладает уникальными свойствами, открывающими возможности для экспериментального изучения фундаментальных вопросов, касающихся поведения в квантовых системах. Работы по этой тематике могут существенно повлиять на будущие технологии, например, квантовую телепортацию.
Считаю, что созданные нами методы и технологии телепортироватьБольшая часть всей квантовой информации одного фотона может быть важна для сетей квантовой связи, как говорит исследователь Антон Зейлингер.