Los físicos han demostrado por primera vez el proceso de teletransportación cuántica de un chip de silicio a otro. Su sistema, construido sobre los principios de la óptica integrada, utiliza una combinación de fuentes de fotones no lineales y circuitos cuánticos lineales. Este diseño proporciona una de las mayores precisión de teletransportación hasta la fecha. Trabajo publicado en Nature Physics.
Para construir sistemas para procesar y transmitir información cuántica, los científicos a menudo usan los principios de la óptica integrada. La óptica tiene varias ventajas importantes: por ejemplo, le permite escalar el sistema, aumentando su capacidad computacional. Sin embargo, trabajar con datos cuánticos en óptica integrada requiere la implementación de varios mecanismos complejos. Dicho sistema debería poder generar grupos de fotones individuales, controlarlos y luego registrarlos.
En trabajos anteriores, los físicos ya se han enfrentado al problema de crear un generador con fotones suficientemente brillantes y distinguibles. Además, combinar una fuente de fotones con circuitos cuánticos (grabadoras) dentro de un dispositivo compacto es una tarea bastante difícil. A pesar de esto, en 2014, los científicos lograron la teletransportación cuántica de un fotón dentro de un solo chip de silicio.
Ahora, un equipo internacional de científicos dirigido por Daniel Llewellyn de la Universidad de Bristol ha construido un sistema que permite la teletransportación cuántica de un chip a otro. Consta de dos partes: un transmisor (5 × 3 milímetros) y un receptor (3,5 × 1,5 milímetros). El transmisor es una red de fuentes de fotones no lineales y circuitos cuánticos lineales.
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Primero, se generan dos pares de fotones y se pasan a través de un sensor para determinar si están entrelazados. Luego se dirigen a través de los canales de la guía de ondas a un circuito cuántico lineal (una secuencia de experimentos cuánticos). La última etapa es la medición mediante un sistema de interferómetros Mach-Zehnder (este dispositivo consiste en una guía de ondas que se ramifica en dos partes; los electrodos ubicados a los lados de los brazos del interferómetro vuelven a unir el haz). Uno de los fotones entrelazados se envía al receptor a través de un cable de fibra óptica de 10 metros. El receptor realiza las mismas mediciones de interferómetro que el transmisor.
Representación esquemática del dispositivo. y. transmisor b. receptor.
La instalación puede teletransportar fotones dentro de uno y dos chips (en el caso de dos chips, estaban a una distancia de 10 metros entre sí). El grado de coincidencia de los estados cuánticos (precisión de teletransportación) en el primer modo es 0,906, en el segundo - 0,885. En el trabajo sobre teletransportación en 2014, los físicos lograron una cifra de aproximadamente 0,89.
Según los autores, su trabajo puede ser útil en proyectos de óptica integrada a mayor escala que sean aplicables en el campo de la comunicación y la computación cuántica. Estamos hablando no solo de una computadora cuántica, sino también de una red cuántica implementada sobre principios ópticos. La mejora de la precisión de la transmisión de datos permitirá a los físicos crear comunicaciones más eficientes basadas en la teletransportación cuántica.
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No hace mucho, los científicos fotografiaron el entrelazamiento cuántico, puedes mirarlo. Y el profesor Alexander Lvovsky nos contó cómo comprender correctamente los experimentos con partículas entrelazadas.
Oleg Makarov
