Учёные осуществили квантовую телепортацию информации

Исследователи Йокогамского национального университета сообщили об успешном проведении эксперимента по квантовой телепортации.

Им удалось перенести информацию внутри алмаза. В перспективе это открывает новые возможности по безопасной передаче информации на больших расстояниях.

«Квантовая телепортация позволяет передавать квантовую информацию в другое недоступное пространство. Это также позволяет передавать информацию в квантовую память, не раскрывая и не уничтожая хранимую квантовую информацию», — рассказал Хидео Косака, профессор Йокогамского национального университета и автор исследования.

В ходе эксперимента недоступное пространство состояло из атомов углерода в алмазе. Состоящий из связанных, но  в то же время индивидуальных атомов углерода, алмаз является идеальной средой для квантовой телепортации. Атом углерода содержит шесть протонов и шесть нейтронов в своём ядре, окружённом шестью вращающимися электронами.

Когда атомы связываются в алмаз, они образуют чрезвычайно крепкую решётку. Вместе с тем алмазы могут иметь дефекты, когда атом азота находится в одной из двух смежных ячеек, где должны находиться атомы углерода. Это явление называется азотно-вакансионным центром. Структура ядра атома азота, окружённая атомами углерода, создаёт то, что Хидео Косака называет наномагнитом.

Чтобы перемещать электрон и изотоп углерода, учёные прикрепили провод толщиной примерно в четверть человеческого волоса к поверхности алмаза. Они подали на провод микроволны и радиоволны, чтобы создать колеблющееся магнитное поле вокруг алмаза. Это позволило создать оптимальные, контролируемые условия для передачи квантовой информации внутри алмаза.

Следующим этапом исследователи использовали азотный наномагнит, чтобы закрепить электрон. Применив микроволны и радиоволны, Косака заставил электрон вращаться и «слиться» с вращающимся ядром углерода. В этот момент физические характеристики обеих частиц настолько переплетены, что их невозможно описать по отдельности.

Тогда же электрон поглощает фотон, содержащий квантовую информацию. Это позволяет перенести состояние поляризации фотона в углерод, демонстрируя телепортацию информации на квантовом уровне.