Elektrónová „teleportácia“ by mohla kvantové počítače posunúť vpred

0

Pod teleportáciou sa v kvantovom svete rozumie skôr prenos informácií, nie preprava hmoty ako v sci-fi. Minulý rok vedci potvrdili, že informácie sa môžu prenášať medzi fotónmi na počítačových čipoch, aj keď fotóny nie sú fyzicky prepojené. V dokumentoch publikovaných v časopisoch Nature Communications a Physical Review X výskumníci skúmajú nové spôsoby vytvárania kvantovo-mechanických interakcií medzi vzdialenými elektrónmi. Kvantová teleportácia je ukážka javu označovaného ako kvantové prepletenie (entanglement).

Pri prepletení ovplyvňujú vlastnosti jednej častice vlastnosti druhej, aj keď tieto častice delí veľká vzdialenosť. Kvantová teleportácia zahŕňa dve vzdialené prepletené častice, do ktorých sa „teleportuje“ stav tretej častice. Kvantová teleportácia je dôležitý prostriedok na prenos informácií v kvantových počítačoch. Zatiaľ čo typický počítač pozostáva z miliárd tranzistorov (bitov), kvantové počítače kódujú informácie v kvantových bitoch alebo qubitoch.

Kým bit má jednu binárnu hodnotu (0 alebo 1), qubit môže byť súčasne 0 aj 1. Schopnosť qubitov predstavovať súčasne viac stavov je základ veľkej potenciálnej sily kvantových počítačov. Vedci nedávno demonštrovali kvantovú teleportáciu s použitím elektromagnetických fotónov na vytvorenie vzdialene prepletených párov qubitov. Qubity vytvorené z jednotlivých elektrónov sú však sľubné aj na prenos informácií v polovodičoch. Vytváranie prepletených párov elektrónových qubitov, ktoré preklenú dlhé vzdialenosti, sa však ukázalo zložité.

Zatiaľ čo fotóny sa prirodzene šíria na veľké vzdialenosti, elektróny sú zvyčajne viazané na jedno miesto. Na demonštrovanie kvantovej teleportácie pomocou elektrónov výskumníci z Rochesterskej univerzity využili nedávno vyvinutú techniku ​​založenú na princípoch Heisenbergovej výmennej interakcie. Jednotlivý elektrón je ako tyčový magnet so severným pólom a južným pólom, ktorý môže ukazovať buď nahor, alebo nadol.

Smer pólu (napríklad či severný pól smeruje nahor alebo nadol) sa nazýva magnetický moment elektrónu alebo kvantový spinový stav. Ak majú určité druhy častíc rovnaký magnetický moment, nemôžu byť súčasne na tom istom mieste. To znamená, že dva elektróny v rovnakom kvantovom stave nemôžu byť nad sebou. Keby to tak bolo, ich stavy by sa časom vymieňali.

Vedci použili túto techniku ​​na distribúciu prepletených párov elektrónov a teleportovanie ich spinových stavov. „Poskytujeme dôkazy o 'presúvaní prepletenia', v ktorom vytvárame prepletenie medzi dvoma elektrónmi, aj keď častice neinteragujú, a 'kvantovú teleportačnú bránu', čo je potenciálne užitočná technika pre kvantové výpočty pomocou teleportácie,“ hovorí John Nichol, asistent fyziky na Rochesterskej univerzite. „Naša práca ukazuje, že sa to dá dosiahnuť aj bez fotónov.“

Zdroj: futurity.org.

Zobrazit Galériu

Redakcia

Všetky autorove články
veda vyskum pocitac inovácie

Pridať komentár

Mohlo by vás zaujímať

Mohlo by vás zaujímať