Команда физиков из Австрии и Китая впервые успешно телепортировала кутриты - трехуровневые квантовые состояния. Эксперимент доказал, что кутриты обладают уникальной способностью существовать сразу в нескольких состояниях одновременно.
Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, а коротко его описывает Phys.org. Австрийским и китайским ученым впервые удалось телепортировать трехмерные квантовые состояния. Они экспериментально продемонстрировали то, что раньше было только теорией.
До сих пор физикам удавалось телепортировать только кубиты - двойные квантовые биты информации. Стандартный бит имеет значения 0 или 1. Кубит обладает обоими состояниями.
В ходе эксперимента было подтверждено существование кутрита - трехуровневого состояния. То есть помимо значений 0 и 1 существует значение 2. И кутриты обладают способностью существовать сразу в трех состояниях одновременно.
Еще в 1990-е годы было доказано, что многоуровневая квантовая телепортация теоретически возможна. Квантовое состояние закодировано в возможных путях, которые может пройти фотон. Можно представить эти пути как три оптических волокна.
Суть квантовой телепортации состоит в том, чтобы передать свойства одной частицы другой частице. Для этого фотон надо заставить пройти по одному или нескольким путям одновременно. До сих пор телепортация была максимум двоичной.
Однако теперь ученым удалось телепортировать трехмерное квантовое состояние. Иными словами, фотон был расположен во всех трех оптических волокнах одновременно. Исследователи использовали новый экспериментальный метод. Ядром квантовой телепортации является так называемое измерение Белла.
Оно основано на принципе работы многолучевого светоделителя, который направляет фотоны через несколько входов и выходов и соединяет все оптические волокна вместе. Кроме того, ученые использовали вспомогательные фотоны - они также отправлялись в многолучевой делитель и могли мешать другим фотонам.
Эксперимент показал, что квантовая информация может быть передана от одной частицы другой на расстоянии без их физического взаимодействия. Причем концепция не ограничивается тремя состояниями. Теоретически, она может быть распространена на любое количество состояний.
Открытие даст более широкие возможности использования квантовых компьютеров, разработкой которых занимаются ученые всего мира. Применение многоуровневых квантовых систем позволит передавать большие объемы информации, чем при телепортации кубитов, что даст толчок к развитию квантового интернета в будущем.