Naukowcom z Yokohama National University udało się teleportować informacje kwantowe wewnątrz diamentu.
W nowej pracy opublikowanej na portalu Communications Physics japońscy naukowcy opowiedzieli o tym, jak udało im się zaimplementować teleportację kwantową. „Teleportacja kwantowa umożliwia przekazywanie informacji kwantowych do innej, niedostępnej przestrzeni” - powiedział Hideo Kosaka, profesor inżynierii na Uniwersytecie Narodowym w Jokohamie i autor badania. „Umożliwia również przenoszenie informacji do pamięci kwantowej bez ujawniania lub niszczenia danych już przechowywanych” - dodał.
W tym przypadku „niedostępna przestrzeń” składała się z atomów węgla wewnątrz diamentu. Diament składa się z połączonych ze sobą, ale dostatecznie oddzielnych atomów, co czyni go idealnym środowiskiem do testowania mechaniki teleportacji. Każdy atom węgla w swoim jądrze zawiera sześć protonów i neutronów otoczonych sześcioma wirującymi elektronami. Dlatego, gdy atomy łączą się w jedną strukturę diamentu, tworzą szczególnie mocną sieć. Ale oczywiście może zawierać wady - na przykład, gdy atom azotu przypadkowo zastąpi atom węgla. Taka wada nazywana jest centrum wakatu azotu.
Otoczona atomami węgla struktura jądra atomu azotu tworzy coś, co Kosaka nazywa nanomagnesem.
Aby manipulować elektronem i izotopem węgla w centrum wakatu, Kosaka i zespół przymocowali drut o grubości około jednej czwartej szerokości ludzkiego włosa do powierzchni diamentu. Następnie wykorzystali promieniowanie mikrofalowe do wytworzenia oscylującego pola magnetycznego wokół diamentu. Do unieruchomienia elektronu zastosowano azotowy „nanomagnes”. Następnie, używając fal radiowych i promieniowania elektrycznego, zespół zmusił spin elektronu do splecenia się ze spinem jądrowym węgla, tak że faktycznie stają się jednym i nie można ich już rozpatrywać oddzielnie od siebie. W tym momencie foton zawierający informację kwantową jest wprowadzany do układu, a elektron go absorbuje. W rezultacie ładunek jest przenoszony przez elektron na węgiel i polaryzuje go, a wraz z tą kwantową informacją jest przekazywana.
Naukowcy nazwali swoje urządzenie „repeaterem kwantowym” i za jego pomocą możliwe jest przesyłanie pojedynczych porcji informacji z węzła do węzła poprzez pole kwantowe. Ostatecznym celem eksperymentu są skalowalne repeatery, które pozwolą na teleportację informacji do dużej ilości informacji. Oczywiście nie obejdzie się bez dystrybucyjnych komputerów kwantowych, które mogą wykonywać poważniejsze obliczenia.
Wasilij Makarow
