Os físicos demonstraram pela primeira vez o processo de teletransporte quântico de um chip de silício para outro. Seu sistema, construído com base nos princípios da óptica integrada, usa uma combinação de fontes de fótons não lineares e circuitos quânticos lineares. Este projeto oferece uma das mais altas precisão de teletransporte até hoje. Trabalho publicado na Nature Physics.
Para construir sistemas de processamento e transmissão de informações quânticas, os cientistas costumam usar os princípios da óptica integrada. A óptica tem várias vantagens significativas: por exemplo, permite dimensionar o sistema, aumentando sua capacidade computacional. Trabalhar com dados quânticos em óptica integrada, entretanto, requer a implementação de vários mecanismos complexos. Esse sistema deve ser capaz de gerar grupos de fótons individuais, controlá-los e, em seguida, registrar.
Em trabalhos anteriores, os físicos já enfrentaram o problema de criar um gerador com fótons suficientemente brilhantes e distinguíveis. Além disso, combinar uma fonte de fótons com circuitos quânticos (gravadores) dentro de um dispositivo compacto é uma tarefa bastante difícil. Apesar disso, em 2014, os cientistas tiveram sucesso no teletransporte quântico de um fóton dentro de um único chip de silício.
Agora, uma equipe internacional de cientistas liderada por Daniel Llewellyn, da Universidade de Bristol, construiu um sistema que permite o teletransporte quântico de um chip para outro. Consiste em duas partes - um transmissor (5 × 3 milímetros) e um receptor (3,5 × 1,5 milímetros). O transmissor é uma rede de fontes não lineares de fótons e circuitos quânticos lineares.
Primeiro, dois pares de fótons são gerados e passados por um sensor para determinar se eles estão emaranhados. Eles são então direcionados através dos canais de guia de ondas para um circuito quântico linear (uma sequência de experimentos quânticos). O último estágio é a medição usando um sistema de interferômetros Mach-Zehnder (este dispositivo consiste em um guia de ondas que se ramifica em duas partes; eletrodos localizados nas laterais dos braços do interferômetro novamente trazem o feixe em um único). Um dos fótons emaranhados é enviado ao receptor por um cabo de fibra óptica de 10 metros. O receptor faz as mesmas medições de interferômetro que o transmissor.
Representação esquemática do dispositivo. e. transmissor b. receptor.
A instalação pode teletransportar fótons dentro de um e dois chips (no caso de dois chips, eles estavam a uma distância de 10 metros um do outro). O grau de coincidência dos estados quânticos (precisão do teletransporte) no primeiro modo é 0,906, no segundo - 0,885. No trabalho de teletransporte em 2014, os físicos alcançaram cerca de 0,89.
De acordo com os autores, seu trabalho pode ser útil em projetos de óptica integrada de maior escala que são aplicáveis no campo da comunicação quântica e computação. Estamos falando não apenas sobre um computador quântico, mas também sobre uma rede quântica implementada em princípios ópticos. Melhorar a precisão da transmissão de dados permitirá que os físicos criem comunicações mais eficientes com base no teletransporte quântico.
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Não muito tempo atrás, os cientistas fotografaram o emaranhamento quântico, você pode olhar para ele. E o professor Alexander Lvovsky nos contou sobre como entender corretamente os experimentos com partículas emaranhadas.
Oleg Makarov
