Tudósoknak sikerült kvantum teleportálást végrehajtani két különálló számítógépes chip között

This post is also available in: English (angol)

A Bristoli Egyetem és a Dán Műszaki Egyetem tudósai először értek el kvantum teleportálást két számítógépes chip között. A csapatnak sikerült azonnal információt küldenie az egyik chipről a másikra anélkül, hogy fizikailag vagy elektronikusan csatlakoztatták volna őket egymáshoz. Ez egy olyan eddig elképzelhetetlennek tartott jellemző, amely megnyitja az ajtót a kvantum számítógépek és a kvantum internet előtt.

Ezt a fajta teleportálást egy kvantum-összefonódásnak nevezett jelenség teszi lehetővé, ahol két részecske annyira összefonódik egymással, hogy nagy távolságból is képesek egymással “kommunikálni“.

Az egyik részecske tulajdonságainak megváltoztatásakor a másik is azonnal megváltozik, függetlenül attól, hogy mekkora tér választja el a kettőt. Lényegében az információkat teleportálják közöttük.

Elméletileg a kvantum teleportáció működésének távolsága nincs korlátozva, és ez furcsa következményeket vet fel, amelyek még Einsteint is zavarba ejtették volna. A fizika jelenlegi megértése szerint azt mondjuk, hogy semmi sem haladhat gyorsabban, mint a fénysebesség, és mégis, kvantum teleportációval az információk úgy tűnik, hogy fittyet hánynak ennek a korlátozásnak. Einstein a jelenséget “kísérteties távolhatásnak” nevezte.

Ennek a jelenségnek a kiaknázása nyilvánvalóan hasznos lehet, és az új tanulmány közelebb hozza a megvalósulához. A csapat egy pár összefonódott fotont generált a chipekben, majd egy kvantummérést végeztek az egyiken. Ez a megfigyelés megváltoztatta a foton állapotát, és ezek a változások azonnali reakciót váltottak ki a másik foton partner esetében a második chipben. (1)

Képesek voltunk demonstrálni egy magas minőségű összefonódási kapcsolatot a laboratóriumban a két chip között, ahol mindkét chip fotonjai egyetlen kvantumállapotot mutattak,” – mondja Dan Llewellyn, a tanulmány társszerzője.

Ezután mindkét chipet teljes mértékben beprogramoztuk, hogy egy sor demonstrációt hajtsunk végre, amelyek kihasználják az összefonódást. A legfontosabb demonstráció egy két chipes teleportációs kísérlet volt, melynek során a részecskék egyedi kvantumállapotát továbbítottuk a két chip között a kvantummérés elvégzése után. Ez a mérés a kvantumfizika furcsa viselkedését használta ki, amelynek során egyidejűleg összeomlik a összefonódási kapcsolat és a részecske állapotát átadja egy másik részecskének, amely már a vevő chipben van.

A csapat 91%-os teleportálási sikerességi arányról számolt be, és sikerült tesztelniük más olyan funkciókat is, amelyek fontosak lesznek a kvantumszámítás szempontjából. Ez magában foglalja az összefonódás cseréjét (ahol az állapotok átvihetők azon részecskék között, amelyek soha nem léptek kölcsönhatásba a közvetítőn keresztül), és akár négy foton összefonódását.

Az információkat korábban egyre nagyobb távolságon keresztül teleportálták, először egy szobában, majd 25 kilométeren, ezután 100 kilométeren, végül pedig 1200 kilométeren egy műhold segítségével. Ugyanezt megtették már korábban egyetlen számítógépes chip különböző részei között, de két különböző chip közötti teleportálás a kvantumszámítás területén jelentős áttörésnek számít. (2)

(1) – https://www.nature.com/articles/s41567-019-0727-x
(2) – https://www.bristol.ac.uk/news/2019/december/quantum