A kvantumtechnológiában két dolog működik egymás ellen: a kvantumösszefonódás és a dekoherencia – képzeljük el, hogy ezek olyanok, mint az ellentétes erők. A kvantumteleportálás általában tökéletesen összekapcsolt részecskepárokra (összefonódott kvantumbitekre) támaszkodik, de ezt könnyen elrontja a dekoherencia, amely megszakítja ezeket a kapcsolatokat.
A finnországi Turkui Egyetem és a kínai Hefei Tudományos és Technológiai Egyetem kutatói egyedülálló megoldást javasoltak ennek a problémának a megoldására. Az újszerű módszer lehetővé teszi, hogy zajos környezetben is jó minőségű teleportálás valósuljon meg.
„A munka azon az elképzelésen alapul, hogy az összefonódást – a teleport-protokoll futtatása előtt – a felhasznált kvantumbiteken túlra is szétosztjuk, azaz kihasználjuk a különböző fizikai szabadságfokok közötti hibrid összefonódást”, mondta Jyrki Piilo, a Turkui Egyetem professzora közleményében.
A csapat kutatásának részleteit a Science Advances című folyóiratban tették közzé.
A zaj hasznosítása az átvitelhez
Egy kvantumrészecske, vagy kvantumbit teleportálható úgy, hogy állapotát egyik helyről a másikra mozgatjuk anélkül, hogy a részecskét ténylegesen továbbítanánk. Ehhez az átvitelhez kvantumforrásokra van szükség, például egy extra kvantumbitpár közötti összefonódásra. Ideális esetben a kvantumbit állapota tökéletesen átvihető és teleportálható. A teleportálás minőségét azonban korlátozzák és csökkentik a zaj és a zavarok, amelyekre a valós világ rendszerei érzékenyek.
„Ez jelentős változást tesz lehetővé abban, hogy a zaj hogyan befolyásolja a protokollt, és ami azt illeti, felfedezésünk megfordítja a zaj szerepét a teleportálás szempontjából károsról előnyösre”, mondta Piilo. A teleportációs protokoll a zajjal szemben kudarcot vall. „Amikor azonban hibrid összefonódásunk van, és zajt adunk hozzá, a teleportálás, illetve a kvantumállapot-átvitel szinte tökéletes”, mondta Olli Siltanen, akinek doktori disszertációja a mostani kutatás elméleti részét mutatta be.
Mérföldkő a kvantumprotokollban
A kutatócsoport állítása szerint a felfedezés lehetővé teszi, hogy a fotonok alkalmazásakor még bizonyos típusú zajok jelenlétében is közel tökéletes teleportálást valósítsanak meg. Laboratóriumukban a kutatók számos kísérletet végeztek a kvantumfizika különböző aspektusait feltáró fotonok felhasználásával. Kiemelik azonban, hogy ennek a különösen nagy kihívást jelentő teleportációs kísérletnek a sikeres befejezésének a szemtanúja rendkívül izgalmas és kifizetődő élmény volt számukra.
„Ez egy jelentős elvi bizonyíték-kísérlet az egyik legfontosabb kvantumprotokoll kapcsán”, mondta Chuan-Feng Li, a hefei University of Science and Technology of China professzora.
A teleportálás felhasználási területei jelentősek, például a kvantuminformáció átvitele, és kulcsfontosságú olyan módszerek kifejlesztése, amelyek ezt az átvitelt megvédik a zajtól, és lehetővé teszik a további kvantumos felhasználást. A tanulmány felfedezései jelentős következményekkel járó alapvető meglátásokat nyújtanak, és megnyitják az utat a módszertan különböző zajforrásokra és kvantumprotokollokra való kiterjesztésének további kutatásához.
(forrás)
