物理学家在固态系统中传送信息

在超导电路顶部描绘的蚁示出了宏观电路的第一次用于传送的相对比例。照片：jonas mlynek / eth苏黎世

使用类似于传统的计算机芯片的设备，物理学家在所谓的固态系统中首次成功传送信息。

Eth研究人员无法通过空间“束缚”肉体或血液的人类，有时在科幻电影中阐明的壮举。然而，它们管理从A到B的信息传送信息 - 首次在电子电路中，类似于计算机芯片。

研究人员通过使用类似于传统的计算机芯片的设备来完成它。通常的计算机芯片的基本差异是基于古典物理法的规律，而是对量子物理学的定律来存储和处理信息。在一项研究中，该研究发表在当前的科学期刊自然问题上，研究人员能够从芯片的一个角落到相对的距离距离大约六毫米的距离约为6毫米。这显示出可以在不将信息本身从发件人携带到接收者的角落的物理对象来实现这一点。

“通常，在电信信息中由电磁脉冲传输。例如，在移动通信中，使用微波脉冲，而在光纤连接中，它是光脉冲，“Andreas Wallraff，物理学和研究部门教授。相比之下，量子传送不运输信息载体本身，而且只提供信息。由于系统的量子力学性能，特别是在发件人和接收器之间建立的缠结，这是可能的。对于非物理学家来说，纠缠构成了两个缔约方之间的“魔法”联系，这些联系人利用量子物理学法律。

“喜欢光束”

作为量子传送的先决条件，在发件人和接收器之间创建纠缠状态。之后，两党可以在保留其共享纠缠州时彼此身体分开。在本实验中，物理学家在发件人中将一系列量子信息进行了一系列量子信息。因为两方纠缠在一起，可以在接收器中读出此信息。“量子传送与光束相当，如科幻系列星际跋涉所示，”Wallraff说。“信息不会从点A到指向B.相反，它出现在B点，并在点B中读出时消失。

Eth苏黎世的科学家表明，在其实验中，通过古典手段，在其实验中将更多信息从发件人传送到接收器。通过这种方式，他们可以证明这些信息确实被量子传送利用量子物理学法律转发。

在ETH物理学家的实验中，发件人和接收器在七乘七毫米尺寸的芯片上实现为小型超导电路。科学家们使用了使用微波 - 光子的受控脉冲之间的双方之间的纠缠。为了进入系统的量子特性，科学家必须使用氦将芯片冷却至极近绝对零的温度。

高数据率

与其他传送实验相比，六毫米六毫米的距离似乎是短暂的。例如，一年前，奥地利科学家设法在拉帕尔玛和特内里费岛的加那利群岛之间超过一百公里的信息。然而，除了在Eth苏黎世在Eth Zurich进行的那个基本上不同，因为它们在光学系统中使用可见光以进行传送的那种类似的实验。然而，Eth研究人员在一个由电子电路组成的系统中首次设法传送信息。“这很有意思，因为这种电路是建造未来量子计算机的重要因素，”Wallraff说。

eth科学家的系统的另一个优势：它比以前的最先前的传送系统更快，更快。在该系统中，大约10,000个量子位可以每秒传送。量子位是量子信息的单位。

始终正确地传输信息

此外，研究人员能够找到一个解决方案，用于量子信息传递的障碍：在传送发送者和接收器中，可以以四种不同的方式纠缠在四个所谓的钟声中。根据具体的钟声状态，传输到接收器的信息必须以特定方式读出。如果未完成，则仅在四个案例中的单个中只能正确读取正确的信息。

Eth研究人员创建的设备可以解决这个问题。在从发件人传送到接收方的信息后，两方交换了关于其共享纠缠州的数据。通过这种方式，可以在所有四种可能的情况下始终读出正确的信息。

“关键未来技术”

在下一步中，研究人员计划在其设备中增加发件人和接收器之间的距离。科学家们说，他们将尝试将信息传送到另一个芯片到另一个芯片。在长期期间，目标是探索量子通信是否可以实现与电子电路的较长距离，更易于今天与光学系统实现的距离相当。

“传送是量子信息处理领域的重要未来技术，”Wallraff说。例如，可以在将来的量子设备或处理器中从一个位置从一个位置发送信息。与今天的信息和通信技术相比，基于经典物理学，量子信息处理具有以下优点：信息密度要高得多：在量子比特中，可以存储更多信息，并且比在经典比特中更有效地处理。

出版物：L. Steffen等，“在固态系统中的前馈确定的量子传送。大自然，2013,500：319-322; DOI：10.1038 / Nature12422.

研究报告的PDF副本：固态QUBET确定性量子传送的实现

图像：jonas mlynek / eth苏黎世