ACTUALITATE 23 ianuarie 2020

Călătorie în lumea ştiinţei. Prima teleportare cuantică între două microcipuri de siliciu

de Covasna Media | 1139 vizualizări

Un nou record în tehnologia cuantică a fost realizat de către o echipă de cercetători de la Universitatea din Bristol şi de la Universitatea Tehnică din Danemarca, care a reuşit pentru prima dată să teleporteze o informaţie cuantică între două procesoare separate, necontectate din punct de vedere fizic.

Tehnologiile care folosesc proprietăţile fascinante şi bizare ale mecanicii cuantice au făcut paşi de gigant în ultimii ani. Aceste tehnologii, de la calculatoarele cuantice la comunicarea cuantică, vor schimba modul în care comunicăm între noi şi vor amplifica enorm capacitatea de calcul. Proprietăţi cuantice precum suprapunerea de stări şi aşa-numitul entanglement, stau la baza acestor noi tehnologii, la care se lucrează în diverse laboratoare în lumea întreagă cu sisteme fizice extrem de diferite între ele: de la optică cuantică, la sisteme de ioni sau chiar circuite superconductoare.

Recent, un grup de oameni de ştiinţă de la Universitatea din Bristol şi de la Universitatea Tehnică din Danemarca a reuşit realizarea unui nou record spre punerea la punct a acestor tehnologii cuantice: au teleportat informaţia cuantică între două procesoare separate fizic, folosind entanglementul. Ce anume este această proprietate cuantică? Entanglementul reprezintă o inseparabilitate între părţile unui sistem: de exemplu două particule, precum ar fi doi fotoni, care se nasc împreună, rămân într-o stare comună, descrisă de ceea ce în mecanica cuantică se numeşte funcţia de undă a sistemului. Această funcţie de undă descrie un sistem care de obicei se află într-o suprapunere de stări, adică în acelaşi timp sistemul se poate găsi în mai multe poziţii de exemplu, ceea ce este posibil doar pentru sistemele cuantice şi nu cele descrise de fizică clasică. Ei bine, când se efectuează o măsurătoare, adică observăm sistemul, funcţia de undă care-l descrie colapsează într-o unică stare, ambii fotoni în exemplul dat, colapsând instantaneu într-una dintre stările permise. Ceea ce înseamnă că dacă măsurăm unul din cei doi fotoni aflaţi în entanglement şi celălalt, pe care de fapt nu-l observăm, va colapsa în starea observată în primul foton. Această proprietate stă la baza teleportării cuantice, care nu are nimic de-a face cu teleportarea din literatura științifico-fantastică. Teleportarea cuantică reprezintă doar un transfer de informație, nefiind o formă de transport a materiei. Ea este o modalitate de a transfera un bit cuantic dintr-un loc într-altul, fără a transporta totodată o particulă fizică.

Cercetătorii englezi şi cei danezi au reuşit să teleporteze informaţia cuantică între două microcipuri de siliciu, practic realizând teleportarea informaţiei de la un microcip la altul. Rezultatele acestui studiu pionieristic au fost publicate recent într-un articol în Nature Physics, articol în care cercetătorii au prezentat mai multe studii efectuate asupra celor două microcipuri, demonstrând o fidelitate a teleportării de circa 91%, ceea ce înseamnă că în 91% din cazuri informaţia era teleportată în mod corect. Din punct de vedere tehnic cercetătorii au folosit aşa-numite array of microring resonators integrate cu circuite de optică liniară care reuşesc să proceseze qubiţii (unitatea de informaţie cuantică) cu fidelitate mare.

Cele două microcipuri au fost programate pentru realizarea unor studii care aveau la bază entanglementul, printre care şi studii de schimb de entanglement, în care entanglementul era transferat altor fotoni, fără ca aceştia să fi interacţionat direct cu primii fotoni, folosind deci ca mediatori fotonii aflaţi în stare de entanglement cu aceştia. Acest transfer de entanglement este extrem de important în tehnologiile cuantice pentru comunicarea cuantică la mare distanţă, unde este nevoie ca starea de entanglement, pe care se bazează siguranţa comunicării cuantice, să fie împrospătată şi refăcută, cu un repetitor cuantic, după o anumită distanţă întrucât există riscul ca aceasta să fie distrusă de interacţia particulelor entangled cu sisteme externe.

Autorii studiului susţin că acest studiu este extrem de important, punând bazele tehnologiilor CMOS cuantice, atât pentru comunicarea cuantică cât şi procesarea informaţiei cu proceduri cuantice. Suntem deci în mijlocul unei revoluţii cuantice, care ar putea fi utilizată pentru rezolvarea unor probleme extrem de complexe, precum studiul proteinelor sau a creierului, care astăzi sunt prea complexe chiar şi pentru supercalculatoarele existente, dar şi a unei reţele de comunicaţie cuantică sigură, în care hackerii să nu mai poată „fura” informaţiile sau ataca reţelele şi calculatoarele noastre.

(Articol scris de Cătălina Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi Luminiţa Costea, profesor la Colegiului Naţional „Mihai Viteazul”, Sfântu Gheorghe)

Distribuie articolul:  
|

ACTUALITATE

De acelasi autor

Comentarii: 0

Adaugă comentariu
Trebuie să fii autentificat pentru a putea posta un comentariu.