Вченим вперше вдалося передати інформацію в межах одного чіпа за допомогою квантової телепортації
Завдяки зусиллям багатьох груп вчених квантова телепортація неухильно наближається до того моменту, коли її практичне застосування стане самою звичайною технологією. І одним з останніх досягнень у цьому напрямку є робота швейцарських учених, яким вперше в історії науки вдалося реалізувати передачу даних за допомогою контрольованої квантової телепортації в межах одного чіпа, структура якого досить близька до структури звичайних комп'ютерних чіпів.
Методи квантової телепортації, які були розроблені в ході даних досліджень, є великим просуванням вперед до розробки реальних квантових комп'ютерів і квантових комунікаційних мереж, що гарантують повністю безпечну передачу конфіденційних даних.
На відміну від телепортів з "Зоряного шляху", технології квантової телепортації не переміщують матеріальні об'єкти в просторі. З допомогою цього методу здійснюється лише передача квантової інформації між двома взаємопов'язаними, заплутаними на квантовому рівні, об'єктами, найчастіше електронами, атомами або фотонами. В якості переданої квантової інформації може виступати поляризація, енергія, напрямок обертання й інші фізичні характеристики, властиві квантових об'єктів.
Створення працездатного каналу передачі квантової інформації є досить складною задачею, яка починає підкорятися вченим лише останнім часом. Нестабільність квантової телепортації є наслідком "крихкості" квантових властивостей частинки, які руйнуються або змінюються під впливом будь-якої, навіть дуже слабкого зовнішнього впливу. В момент передачі інформації пристрій-відправник не може просто виміряти квантовий стан частинки і змінити його належним чином, сам факт цього вимірювання послужить причиною руйнування квантової інформації.
У 1997 році вчені-фізики розробили методику реалізації квантової телепортації, але, на жаль, вона працювала вкрай нестабільно, доставляючи одержувачу лише малий відсоток переданої інформації. З того моменту часу фізики вдосконалили технології і зрештою квантова телепортація більш-менш стійко працювала з допомогою фотонів, що передаються через оптоволоконні кабелі на досить великі відстані.
Не так давно група вчених з Швейцарського федерального Технологічного інституту в Цюріху (Swiss Federal Institute of Technology Zurich, ETH Zurich), очолювана фізиком Андреасом Валлрафф (Andreas Wallraff), створила перший напівпровідниковий прилад, подібний комп'ютерного чипа, в межах якого реалізована технологія передачі інформації за допомогою квантової телепортації.
На кристалі чіпа містяться крихітні структури, поведінка яких відповідає поведінці окремих атомів. Ці структури оточені і пов'язані з крихітними резонаторами, випромінюючими мікрохвильове випромінювання, яка дозволяє управляти квантовим станом псевдо-атома і заплутує на квантовому рівні два псевдо-атома, розташовані по сусідству. Програмуючи квантову інформацію однією з структур, дослідники добилися зміни сигналу, считываемого з другої структури, і навпаки.
Але що є найбільш примітним, система квантової телепортації Андреаса Валлрафф є найбільш швидкодіючої системою на сьогоднішній день, з її допомогою можна передати до 10 тисяч біт інформації в секунду. Окрім такий безпрецедентно високою для квантових систем швидкості перемикання, ця система має вкрай високою надійністю, за весь час експериментів та досліджень було зареєстровано всього лише декілька випадків передачі недостовірної інформації.
Опис розроблених методів, їх теоретичні обґрунтування та результати проведених експериментів були опубліковані в журналі Nature, у випуску від 15 серпня 2013 року.