Исследователи из Национального университета Йокогамы, Япония, впервые телепортировали квантовую информацию между двумя объектами, заключенными внутри одного кристалла алмаза. Данная технология может стать ключевой технологией в квантовых вычислениях и коммуникациях следующего поколения, при ее помощи можно будет записывать и считывать информацию из защищенного от постороннего доступа хранилища данных, не разрушая ее при этом.
«Такая квантовая телепортация позволит передавать информацию в пространство, которое является недоступным для доступа любым другим методом» — рассказывает Хидео Косака (Hideo Kosaka), профессор из университета Йокогамы, — «В этом недоступном пространстве может находиться квантовая память, которая станет максимально безопасным хранилищем информации».
В роли «недоступного пространства» в данном случае выступали некоторые из атомов углерода кристаллической решетки алмаза. Каждый атом углерода содержит в своем ядре шесть протонов и шесть нейтронов, а ядро атома окружено шестью электронами. Когда атомы углерода связываются друг с другом, они формируют чрезвычайно прочную кристаллическую решетку. Однако, в кристаллической решетке реального алмаза всегда присутствуют дефекты, одним их видов которых является замена одного из атомов углерода атомом азота. Даккой дефект называется азотной вакансией и он оставляет свободным один электрон у одного из находящихся рядом атомов углерода, превращая его в наномагнит, который можно использовать в качестве квантового бита, кубита.
В своих экспериментах японские ученые наложили тончайший проводник на поверхность кршечного кристалла алмаза, содержащего азотную вакансию. На этот нанопроводник был сфокусирован поток микроволнового радиоизлучения от внешнего источника, что создало переменное магнитное поле, окружающее кристалл алмаза. Путем подбора параметров микроволнового излучения, ученые нашли оптимальные условия, при которых становится возможной телепортация информации внутри кристалла.
При помощи микроволновых радиоволн ученые запутали на квантовом уровне вращение свободного электрона азотной вакансии и вращение ядра одного из нормальных атомов углерода. Фотон, несущий в себе квантовую информацию, поглощается электроном азотной вакансии, при этом, поляризация фотона света передается в атом углерода, используя электрон в качестве посредника, т.е. путем квантовой телепортации.
«Создав соответствующие цепочки запутанных элементов, мы сможем передавать целые блоки квантовой информации в пределах одного устройства» — рассказывает Хидео Косака, — «На базе этого можно будет создать квантовые ретрансляторы, используемые в коммуникационных технологиях, и распределенные квантовые вычислительные системы любого масштаба и любого уровня сложности».
