Τηλεμεταφορά Qubit κβαντικών πληροφοριών – Σημαντικό βήμα για ένα μελλοντικό Ίντερνετ
Ερευνητές στην Ολλανδία κατάφεραν να τηλε-μεταφέρουν κβαντικές πληροφορίες σε ένα απλό δίκτυο τριών κόμβων, μια «πρωτιά» που συνιστά σημαντικό βήμα προόδου για ένα μελλοντικό κβαντικό Ίντερνετ.
Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Τεχνολογίας του Ντελφτ και του Οργανισμού Εφαρμοσμένης Επιστημονικής Έρευνας (ΤΝΟ) της Ολλανδίας, με επικεφαλής τον Ρόναλντ Χάνσον, οι οποίοι έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Nature», διευκρίνισαν ότι η εκτεταμένη χρήση της τηλεμεταφοράς σε ένα κβαντικό δίκτυο θα απαιτήσει χρόνο, καθώς θα χρειαστούν αρκετές ακόμη τεχνικές πρόοδοι έως την τελική ανάπτυξη ενός μεγάλης κλίμακας κβαντικού διαδικτύου.
Πραγματοποιήθηκαν πρωτοποριακές εξερευνήσεις πρωτοκόλλων κβαντικής τηλεμεταφοράς χρησιμοποιώντας φωτονικές καταστάσεις. Μετά την ανάπτυξη κβαντικών κόμβων δικτύου με σταθερά qubits, πραγματοποιήθηκε τηλεμεταφορά από απόσταση qubit μεταξύ παγιδευμένων ιόντων, παγιδευμένων ατόμων κέντρων κενού αζώτου διαμαντιού (NV) και κόμβων μνήμης που βασίζονται σε ατομικά σύνολα.
Οι μελλοντικές κβαντικές διαδικτυακές εφαρμογές θα αντλούν τη δύναμή τους από την ικανότητα κοινής χρήσης κβαντικών πληροφοριών σε όλο το δίκτυο. Η κβαντική τηλεμεταφορά επιτρέπει την αξιόπιστη μεταφορά κβαντικών πληροφοριών μεταξύ απομακρυσμένων κόμβων, ακόμη και με την παρουσία συνδέσεων δικτύου με μεγάλες απώλειες. Αν και πολλές πειραματικές επιδείξεις έχουν πραγματοποιηθεί σε διαφορετικές πλατφόρμες κβαντικών δικτύων, η μετακίνηση πέρα από τους άμεσα συνδεδεμένους κόμβους έχει, μέχρι στιγμής, παρεμποδιστεί από τις απαιτητικές απαιτήσεις σχετικά με την προ-κοινόχρηστη απομακρυσμένη εμπλοκή. qubit χρόνους ανάγνωσης και συνοχής. Εδώ συνειδητοποιούμε την κβαντική τηλεμεταφορά μεταξύ απομακρυσμένων, μη γειτονικών κόμβων σε ένα κβαντικό δίκτυο.
Το δίκτυο χρησιμοποιεί τρεις οπτικά συνδεδεμένους κόμβους που βασίζονται σε qubits περιστροφής στερεάς κατάστασης. Ο τηλεμεταφορέας προετοιμάζεται με τη δημιουργία απομακρυσμένης εμπλοκής στους δύο συνδέσμους, ακολουθούμενη από εναλλαγή εμπλοκής στον μεσαίο κόμβο και αποθήκευση σε ένα qubit μνήμης. Αποδεικνύουμε ότι, μόλις προαναγγελθεί η επιτυχής προετοιμασία του τηλεμεταφορέα, αυθαίρετες καταστάσεις qubit μπορούν να τηλεμεταφερθούν με πιστότητα πάνω από το κλασικό όριο, ακόμη και με απόδοση μονάδας.
Αυτά τα αποτελέσματα επιτρέπονται από βασικές καινοτομίες στη διαδικασία ανάγνωσης qubit, ενεργή προστασία qubit μνήμης κατά τη δημιουργία εμπλοκής και προσαρμοσμένη αναγγελία που μειώνει τις απιστίες διαπλοκής από απόσταση. Η εργασία μας καταδεικνύει ένα βασικό δομικό στοιχείο για μελλοντικά κβαντικά δίκτυα και ανοίγει την πόρτα στην εξερεύνηση πρωτοκόλλων και εφαρμογών πολλαπλών κόμβων που βασίζονται σε τηλεμεταφορά.
Για να επιτευχθεί όμως η «μαγική» τηλεμεταφορά, υπάρχουν τρεις προϋποθέσεις:
* ένας σύνδεσμος κβαντικής διεμπλοκής ανάμεσα στον πομπό και στον δέκτη,
* μια αξιόπιστη μέθοδος για το «διάβασμα» των κβαντικών επεξεργαστών και
* η ικανότητα προσωρινής αποθήκευσης κβαντικών bits.
Breaking News: In a major breakthrough, scientists used a technique called quantum teleportation to send data across three physical locations, taking a significant step toward the computer network of the future. https://t.co/LXYcKe7DBH
— The New York Times (@nytimes) May 25, 2022
The quantum internet promises to allow for super-secure communication – and now we know information really can teleport between unconnected nodes in such a network https://t.co/ryBJAZw4wb
— New Scientist (@newscientist) May 25, 2022