Udana teleportacja na odległość ponad 1200 km

Czym jest teleportacja, raczej wszyscy wiemy – przeniesieniem obiektu z jednego miejsca w drugie. Naukowa definicja tego procesu jest jednak nieco bardziej złożona, a w kwantowej teorii informacji teleportacja kwantowa jest techniką „pozwalająca na przeniesienie stanu kwantowego na dowolną odległość z wykorzystaniem stanu splątanego”. Swoją cegiełkę na tym poletku ostatnio mieli szansę dołożyć badacze z Chińskiego Uniwersytetu Nauk Elektronicznych i Technologicznych.

Zespołowi naukowemu pod wodzą prof. Guangcana Guo i prof. Qiang Zhou, współpracującemu z Lixing You z Szanghajskiego Instytutu Mikrosystemów i Technologii Informacyjnych Chińskiej Akademii Nauk, udało pobić się dotychczasowy rekord szybkości teleportacji i podnieść go do poziomu 7,1 kubitów na sekundę.

Aby dokonanie udanej teleportacji kwantowej było w ogóle możliwe, należy poprawić wydajność BSM (pomiaru stanu Bella), a fotony przesyłane z punktów A i B muszą być identyczne po dotarciu do punktu C w wyniku transmisji na dużą odległość przy pomocy światłowodu. Wspomniany już zespół badaczy opracował w pełni działający system sprzężenia zwrotnego, który zrealizował szybką stabilizację różnicy długości ścieżki i polaryzacji fotonów.

Guangcan Guo, Qiang Zhou i reszta drużyny wykorzystali pojedynczy kawałek okresowo spolaryzowanego falowodu z niobianu litu do wygenerowania splątanych par fotonów. To dzięki temu możliwe było opracowanie wysokiej jakości kwantowego źródła splątanego światła o częstotliwości powtarzania 500 MHz mającego zastosowanie w procesie teleportacji.

Aby z powodzeniem móc przeprowadzić nie tylko skuteczną, ale i szybką teleportację, niezbędne do tego będą także niezwykle czułe czujniki fotonowe. Do ich zadań należy rejestrowanie i kolekcjonowanie jak największej liczby zdarzeń. W opisywanym eksperymencie skorzystano z wysokowydajnych nadprzewodnikowych detektorów pojedynczych fotonów o niemal zerowym poziomie szumów, dzięki czemu udało się osiągnąć wysoką wydajność BSM (pomiaru stanu Bella) oraz analizę stanu kwantowego. Nie obyło się także bez pomocy okołoziemskiego, orbitującego satelity Miciusa.

W toku rzeczonego eksperymentu udało się osiągnąć szybką metropolitarną teleportację kwantową, przekraczając przy tym domyślną granicę wierności teleportacji wynoszącą 66,7%.

Badania z dziedziny teleportacji postępują metodycznie do przodu, a interesują się nią również m.in. badacze z katalońskiego Instytutu Nauk Fotonicznych, którym udało się w czerwcu dokonać przesłania „informacji kwantowej z fotonu do półprzewodnikowego kubitu, fotonu przechowywanego w multipleksowanej pamięci kwantowej” na dystansie jednego kilometra.