Физики совершили почти идеальную квантовую телепортацию

При квантовой телепортации состояние квантового объекта, например, кубита, передается из одного места в другое без физического перемещения самого объекта. Это происходит благодаря явлению квантовой запутанности.

Проще говоря, это как передача информации о частице с одного места на другое, используя квантовые свойства частиц.

В идеальных условиях такая передача проходит без проблем, но в реальности мешают шумы и декогеренция, которые снижают качество и дальность телепортации. Однако, ученые научились исправлять некоторые ошибки быстрее, чем происходит накопление помех, пишет Science Advances.

А теперь представим эксперимент наглядно

Представьте, что у вас есть два человека, Алиса и Боб, которые хотят передать друг другу сообщение без использования традиционных средств связи, например, телефона или интернета. У них для этого есть два магических шара, которые находятся в состоянии квантовой запутанности. Это значит, что они связаны друг с другом как магические близнецы — вне зависимости от расстояния между ними, то что происходит с одним шаром отражается и на состояние второго. В реальном мире это аналогично передаче состояния кубита в квантовой телепортации.

Алиса хочет передать состояние своего шара Бобу. Она измеряет его параметры (4 физические величины) используя теорему Белла и отправляет Бобу получившиеся результаты обычным способом (например, через телефон или интернет). Это необходимо, чтобы Боб знал, как обработать уже свой запутанный объект.

Боб получает классическую информацию от Алисы и применяет к своему запутанному объекту определенную операцию. В результате его объект принимает состояние, которое было у шара Алисы.

Проблема шума и декогеренции

В идеальных условиях квантовая телепортация работает прекрасно, но в реальности существуют шум и декогеренция (помехи), которые могут испортить передаваемое состояние. Это как если бы магические шарики были окружены помехами, которые мешали их точной синхронизации.

Физики предложили новый способ борьбы с шумом. Они распределили квантовую запутанность не только между основными кубитами, но и между вспомогательными кубитами и их окружением.

Для проверки этой идеи физики провели эксперимент, передавая квантовое состояние фотонов (частиц света) через линейную оптическую систему.

Они контролировали уровень шума, добавляя специальные кристаллы на пути луча, чтобы создать разные условия.

Новый метод передачи оказался столь же точным, как и в условиях без шума. Это значит, что даже в присутствии помех, система смогла передать состояние кубита с высокой точностью, что раньше было невозможно.