Физики преодолели шум при квантовой телепортации
В этом им помогла многокомпонентная гибридная запутанность
Загрузка галереи
Физики из Китая и Финляндии осуществили практически идеальную квантовую телепортацию кубитов, несмотря на шум. Для этого они использовали многокомпонентную гибридную запутанность. Результаты исследования опубликованы в Science Advances.
Эта новость появилась на N + 1 при поддержке ежегодной Национальной премии в области будущих технологий «Вызов». В 2023 году ее присудили за ионный квантовый процессор, магниты из высокотемпературного сверхпроводника, вычислительные устройства на основе поляритонов и оптический транзистор, а также открытия, позволившие создать новые подходы для лечения заболеваний мозга
При квантовой телепортации состояние квантового объекта (например, кубита) передается из одной точки пространства в другую без отправки непосредственно объекта. Для этого используют явление квантовой запутанности. В идеальном случае такая передача происходит без помех. Однако в реальном мире невозможно избавиться от постороннего шума и декогеренции, которые уменьшают максимальное расстояние и качество телепортации. Впрочем, некоторые ошибки ученые уже научились исправлять быстрее времени декогеренции.
Физики под руководством Ли Чуаньфэня (Chuan-Feng Li) и Юрки Пийло (Jyrki Piilo) из Научно-технического университета Китая в Хэфэе смогли преодолеть шум при квантовой телепортации. Ученые предложили новый протокол телепортации, при котором квантовая запутанность распределяется между вспомогательными кубитами и их локальным окружением в контексте открытой квантовой системы. Ученые отмечают, что в случае гибридно-запутанного начального состояния именно декогеренция позволяет достичь высокой точности.
Физики проверили новый протокол экспериментально, передавая квантовое состояние фотонов через линейную оптическую систему. Уровень шума в системе ученые контролировали, размещая дополнительные двулучепреломляющие кристаллы на пути следования луча со стороны передатчика или приемника. Физики сравнили новый протокол с классическим при наличии шума, а также с идеальным случаем — без дополнительного шума.
Загрузка галереи
В результате точность передачи квантового состояния по новому протоколу оказалась сравнима с точностью передачи без шума в системе и превзошла классический средний предел точности в 2/3.
Квантовая запутанность и квантовая телепортация играют важную роль при передаче данных в квантовых системах. Более подробно об этих явлениях читайте в нашем материале «Бог играет в эти игры».
Точность выполнения однокубитных операций составила 99,999(1) процента
Физики создали и оптимизировали набор высокоточных квантовых вентилей для кубитов на основе точечного дефекта в алмазе. Точность однокубитных операций составила 99,999(1) процента, а двухкубитных — 99,93(5) процента. Вентиль SWAP, составленный из 17 более простых, показал степень совпадения около 98,7 процента. Результаты исследования опубликованы в Physical Review Applied.