Вчені вдосконалили квантову телепортацію, пом’якшивши шумові перешкоди за допомогою нового методу, що включає гібридне заплутування, досягнувши близько 90% точності телепортації квантових станів, що може значно підвищити безпечний квантовий зв’язок.
Дослідницька група під керівництвом академіка Гуанкана Гуо з Університету науки і технологій Китаю (USTC) Китайської академії наук (CAS) у співпраці з дослідницькою групою Університету Турку, Фінляндія, успішно подолала шум навколишнього середовища, щоб досягти високоточна квантова телепортація за допомогою багатостороннього гібридного заплутування. Їхні висновки нещодавно були опубліковані в журналі Science Advances.
Подолання проблем квантової телепортації
Квантова телепортація є ключовим протоколом у квантовій комунікації, що дозволяє дистанційно передавати невідомі квантові стани за допомогою квантової заплутаності. Однак через крихку природу квантової заплутаності квантова телепортація дуже чутлива до шуму. Досягнення високоякісної квантової телепортації в шумному середовищі було актуальною проблемою.
Удосконалення квантового управління шумом
Раніше, щоб вирішити проблему декогерентності відкритих квантових систем у шумному середовищі, дослідницька група розробила комплексний метод регулювання поляризації та частоти фотонів, використовуючи складний дизайн оптичного шляху та програмовані просторові модулятори світла. Цей підхід дозволив їм створити повністю керований квантовий симулятор фазової декогерентності та досягти квантової телепортації, яка перевершує шум, використовуючи ефекти нелокальної пам’яті.
Нові методи квантової телепортації
Однак ефекти нелокальної пам’яті вимагають жорстких квантових ресурсів, таких як сплутаність середовища, які зазвичай недоступні. Спираючись на ці результати, поточна робота представляє більш універсальну техніку квантової телепортації, яка ефективно пом’якшує шум навколишнього середовища.
Застосовуючи повністю контрольований квантовий симулятор фазової декогерентності, дослідники ввели в навколишнє середовище специфічні фазові модуляції, щоб підготувати гібридний заплутаний початковий стан з подвійною фотоною поляризації та частоти. Згодом ці фотони були розподілені на два окремих термінали користувача, де кожен зазнав еволюції декогерентності.
Висновок і наслідки
Зрештою, за допомогою класичного зв’язку дослідники виконали відповідні унітарні операції над отриманими квантовими бітами, щоб відновити переданий квантовий стан, досягнувши виміряної точності, що наближається до 90%. Стани поляризації ніколи не порушували нерівність Белла, що вказує на квантову телепортацію, засновану на прихованій квантовій нелокальності.
Цей метод пропонує новий спосіб подолання шуму навколишнього середовища, відмінний від звичайних методів, таких як динамічна розв’язка та бездекогерентні підпростори, і покращує розуміння квантової нелокальності.