Două grupuri independente de fizicieni - de la Institutul Național de Standardizare și Tehnologie din SUA și de la Universitatea din Innsbruck din Austria - au fost primii care au realizat teleportarea stării cuantice a ionilor. Realizarea lor poate fi un pas important spre crearea calculatoarelor cuantice și a altor dispozitive pentru prelucrarea și transmiterea informațiilor cuantice.
Teleportarea modernă nu este un joc împovărătoare al minții: cercetarea în acest domeniu are o mare importanță practică pentru crearea unei noi generații fundamentale de computere cuantice de putere incomparabil mai mare decât cele actuale. Informațiile vor fi transmise acestora în modul descris și vor fi măsurate nu în biți, ci în qubite.
Cititorii frustrați în legătură cu imposibilitatea călătoriei instant către o țară îndepărtată pot să se liniștească. Pe lângă teleportarea descrisă mai sus, există și așa-numita teleportare cu găuri, când obiectul intră într-o altă dimensiune.
O astfel de teleportarea este deja foarte potrivit pentru noi, omule. Dar, pe acest subiect, nu numai experimente, dar chiar și teorie convingătoare nu este încă creată. Unele presupuneri vagi.
O mică teorie pentru curiozitatea computerelor cuantice
După cum se știe, principalul obstacol în calea dezvoltării computerelor cuantice este distrugerea rapidă a informațiilor cuantice delicate prin zgomotul exterior. O unitate de informații cuantice este un qubit capabil să reprezinte fie un zero logic, fie o unitate sau ambele, realizată ca o stare cuantică a unui foton, atom, ion sau altă microparticulă. Acesta este blocul de bază al unui calculator cuantic. În timp ce în laboratoarele științifice este încă dificil să se efectueze calcule cuantice doar pentru câteva qubite, ceea ce, desigur, nu este suficient pentru calcule practice. Și cu cât sunt mai mulți quibiți într-un calculator cuantic, cu atât mai rapid informațiile se prăbușesc.
Pentru a rezolva această dificultate, Nill a sugerat organizarea tuturor quibților unui calculator cuantic într-o structură simplă piramidală de blocuri mici de qubits. Datele cuantice vor fi teleportate de la nivel la nivel și vor fi verificate constant pentru integritate. Cu o astfel de structură ierarhică a calculatorului, calculele pot fi făcute chiar dacă probabilitatea unei erori a unui qubit în timpul calculului este de trei procente. Și acest nivel a fost deja atins în experimentele pe computerele ionice cuantice. Nu există nici o problemă cu teleportarea informațiilor cuantice.
Astăzi, pentru a asigura funcționarea fiabilă a întregii perechi de qubite, va fi necesar să se creeze trei nivele de ierarhie și să se lucreze cu 36 qubits numai la nivelul inferior. Cu toate acestea, este mai bine decât nimic. Iar echilibrul dintre redundanță și fiabilitatea calculelor în schema lui Nill este cu mult mai bun decât în cazul altor abordări. Mai mult, cerințele de redundanță ale arhitecturii computerului pot fi reduse semnificativ prin reducerea nivelului de eroare.
Un calculator cuantic unidirecțional este fundamental diferit de un calculator cuantic convențional și chiar forțează oamenii de știință să regândească chiar conceptul de computerizare cuantică. Într-un calculator cuantic obișnuit, se pregătesc mai întâi stările quantum inițiale ale qubits, apoi algoritmul de calcul se realizează printr-o secvență de manipulări reversibile cu stări qubit în timp și se măsoară rezultatul calculelor. Este vorba despre implementarea unor manipulări reversibile, adică "entanglementarea" statelor qubit, care sunt ușor distruse de orice zgomot și cauzează principalele dificultăți.
Într-un calculator de cluster unidirecțională cuantic al particulelor cuantice preparate inițial într-un puternic „încurcate“ de stat, iar algoritmul de calcul cuantic este redus la o secvență de măsurare stărilor qubitii ireversibile.
Ireversibilitatea calculelor, care este mult mai puțin răsfățat de zgomot, și face apel unidirecțional un calculator. Teoreticienii au arătat că un mod unidirecțional poate implementa un algoritm de căutare Grover (Grover), și să-l, după cum știți, putem reduce toate celelalte algoritmi „greu de gestionat“, care urmează să fie rezolvate pe un PC standard, numai forța brută a tuturor răspunsurilor. Experimentul a fost construit pe patru qubitii de calculator unidirecționale, fizic stări de polarizare realizabilă a patru fotoni. Aparatul experimental este o combinație complexă de lasere cu impulsuri, filtre de polarizare, cristale optice neliniare și fotodetectori. Patru fotoni au fost pregătiți să „încurcate“ starea cuantică, și apoi o serie de măsurători ale polarizării a rula cu succes algoritmul lui Grover. Desigur, patru qubits nu sunt prea multe, dar în această etapă confirmarea experimentală a conceptului este cea mai importantă.
În timp ce direcția relativ tânără a calculelor cuantice unidirecționale este mai puțin dezvoltată decât cea tradițională. Cu toate acestea, un număr de specialiști asociază mari speranțe pentru crearea în viitorul apropiat a calculatoarelor cuantice pentru calcule practice. Fie că va fi posibil ca omul de știință să spună că este dificil, ci judecând prin faptul că noi soluții la problemele vechi sunt oferite în mod constant, speranțele lor nu sunt în niciun caz nefondate.
Pe baza materialelor ziarului Annons (pentru vorbitorii ruși din Germania). Trimis de ELEM. Computerra, Natura, etc.