wd wp Пошук:
    ⬜

    Квантавая тэлепартацыя

    Квантавая тэлепартацыя — перадача квантавага стану на адлегласць пры дапамозе раз’яднанай у прасторы счэпленай (заблытанай) пары і класічнага канала сувязі, пры якой стан разбураецца ў пункце адпраўлення пры правядзенні вымярэння, пасля чаго ўзнаўляецца ў пункце прыёму. Тэрмін усталяваўся дзякуючы апублікаванаму ў 1993 годзе артыкулу[1] ў часопісе «Physical Review Letters», дзе апісана, якую менавіта квантавую з’яву прапануецца называць «тэлепартацыяй» (англ.: teleporting) і чым яна адрозніваецца ад папулярнай у навуковай фантастыцы «тэлепартацыі». Квантавая тэлепартацыя не перадае энергію або рэчыва на адлегласць. Абавязковым этапам пры квантавай тэлепартацыі з’яўляецца перадача інфармацыі паміж пунктамі адпраўлення і прыёму па класічнаму, неквантаваму каналу, якая можа ажыццяўляцца не хутчэй, чым са скорасцю святла, тым самым не парушаючы прынцыпаў сучаснай фізікі.

    Апісанне эксперыменту

    Пры ажыццяўленні квантавай тэлепартацыі акрамя перадачы інфармацыі па квантавым канале, неабходна таксама ажыццявіць перадачу дадатковай інфармацыі, неабходнай для чытання паведамленні, па класічным канале. Для перадачы «квантавай часткі» выкарыстоўваюцца характэрныя для квантава-заблытаных часціц карэляцыі Эйнштэйна — Падольскага — Розена, а для перадачы класічнай інфармацыі падыходзіць любы звычайны канал сувязі.

    Для прастаты разгледзім квантавую сістэму з двума магчымымі станамі

    ψ

    1

    {\displaystyle \psi _{1}}

    \{\displaystyle \psi _\{1\}\} і

    ψ

    2

    {\displaystyle \psi _{2}}

    \{\displaystyle \psi _\{2\}\} (напрыклад, праекцыю спіна электрона або фатона на зададзеную вось). Такія сістэмы часта называюць кубітамі. Аднак апісаны ніжэй спосаб прыдатны для перадачы стану любой сістэмы, якая мае канечны лік станаў.

    Няхай у адпраўніка ёсць часціца А, якая знаходзіцца ў адвольным квантавым стане

    ψ

    A

    = α

    ψ

    1

    β

    ψ

    2

    {\displaystyle \psi _{A}=\alpha \psi _{1}+\beta \psi _{2}}

    \{\displaystyle \psi _\{A\}=\alpha \psi _\{1\}+\beta \psi _\{2\}\}, і ён хоча перадаць гэты квантавы стан атрымальніку, гэта значыць зрабіць так, каб у атрымальніка апынулася ў распараджэнні часціца B ў тым жа самым стане. Іншымі словамі, неабходна перадаць адносіну двух камплексных лікаў

    α

    {\displaystyle \alpha }

    \{\displaystyle \alpha \} і

    β

    {\displaystyle \beta }

    \{\displaystyle \beta \} (з максімальнай дакладнасцю). Заўважым, што галоўная мэта тут — гэта перадаць інфармацыю не як мага хутчэй, а як мага дакладней. Для дасягнення гэтай мэты выконваюцца наступныя крокі.

    1. Адпраўнік і атрымальнік дамаўляюцца загадзя аб стварэнні пары квантава-заблытаных часціц C і B, прычым C патрапіць адпраўніку, а B — атрымальніку. Паколькі гэтыя часціцы заблытаныя, то кожная з іх не валодае сваёй хвалевай функцыяй (вектарам стану), але ўся пара цалкам (а дакладней, нас цікавяць ступені свабоды) апісваюцца адзіным чатырохмерным вектарам стану

    ψ

    B C

    {\displaystyle \psi _{BC}}

    \{\displaystyle \psi _\{BC\}\}. 2. Квантавая сістэма часціц A і C мае чатыры станы, аднак мы не можам апісаць яе стан вектарам — чыстым (цалкам вызначаным) станам валодае толькі сістэма з трох часціц A, B, C. Калі адпраўнік здзяйсняе вымярэнне, якое мае чатыры магчымыя зыходы, над сістэмай з дзвюх часціц A і C, ён атрымлівае адно з чатырох уласных значэнняў вымяранай велічыні. Паколькі пры гэтым вымярэнні сістэма з трох часціц A, B, C калапсуе ў нейкі новы стан, прычым станы часціц A і C становяцца вядомыя цалкам, то счапленне разбураецца, і часціца B аказваецца ў некаторым вызначаным квантавым стане. 3. Менавіта ў гэты момант адбываецца як бы «перадача» «квантавай часткі» інфармацыі. Аднак аднавіць пераданую інфармацыю пакуль немагчыма: атрымальнік ведае, што стан часціцы B неяк звязаны са станам часціцы A, але не ведае як менавіта! 4. Для высвятлення гэтага неабходна, каб адпраўнік паведаміў атрымальніку па звычайнаму класічнаму каналу вынік свайго вымярэння (затраціўшы пры гэтым два біты, якія адпавядаюць зачэпленаму стану AC, вымеранаму адпраўшчыкам). Па законах квантавай механікі атрымліваецца, што, маючы вынік вымярэння, праведзенага над парай часціц A і C, і ў дадатак заблытаную з C часціцу B, атрымальнік зможа здзейсніць неабходнае пераўтварэнне над станам часціцы B і аднавіць зыходны стан часціцы A.

    Поўная перадача інфармацыі ажыццявіцца толькі пасля таго, як атрымальнік будзе валодаць дадзенымі, атрыманымі па абодвух каналах. Да таго як атрыманы вынік па класічнаму каналу, атрымальнік нічога не можа сказаць пра перададзеным стане.

    Фантастычнае паняцце тэлепартацыі паходзіць са спецыфічнай інтэрпрэтацыі эксперыменту: «зыходны стан часціцы A пасля ўсяго, што адбылося разбураецца. Гэта значыць стан быў не скапіраваны, а перанесены з аднаго месца ў другое».

    Эксперыментальная рэалізацыя

    Гл. таксама

    Зноскі

    1. ↑ Teleporting an unknown quantum state via dual classical and Einstein-Podolsky-Rosen channels // Physical Review Letters : журнал. — 1993. — В. 13. — Т. 70. — DOI:10.1103/PhysRevLett.70.1895
    2. ↑ Nature 390
    3. ↑ Phys.Rev.Lett. 80, 1121—1125 (1998) (arΧiv:quant-ph/9710013)
    4. ↑ First quantum teleportation between light and matter(англ.)  (5 кастрычніка 2006). Праверана 16 жніўня 2013. Архівавана 5 чэрвеня 2011.
    5. ↑ Физики впервые телепортировали ионы на метр.(англ.)  (26 студзеня 2009).
    6. ↑ прэс-рэліз на сайце Аб’яднанага квантавага інстытута(англ.)  (23 студзеня 2009).
    7. ↑ Осуществлена квантовая телепортация на 16 километров.(руск.)  (20 мая 2010). Праверана 16 жніўня 2013. Архівавана 13 студзеня 2012.
    8. ↑ Experimental free-space quantum teleportation(англ.)  (недаступная спасылка) (16 мая 2010). Архівавана з першакрыніцы 2 жніўня 2011. Праверана 16 жніўня 2013.
    9. ↑ Фотоны телепортировали на рекордное расстояние Lenta.ru(руск.)  (12 мая 2012).(arΧiv:quant-ph/1205.2024)
    10. ↑ Quantum teleportation and entanglement distribution over 100-kilometre free-space channels(англ.)  // Nature. — 2012. — Vol. 488. — P. 185—188. — DOI:10.1038/nature11332
    11. ↑ Новый рекорд квантовой телепортации - 143 километра cybersecurity.ru(руск.)  (12 жніўня 2012). Праверана 16 жніўня 2013. Архівавана 7 верасня 2012.

    Літаратура

    Спасылкі

    Тэмы гэтай старонкі (1):
    Катэгорыя·Квантавыя з’явы