Mai aproape de teleportarea cuantică

În ultimul deceniu, fizicienii teoreticieni au arătat că puternicele conexiuni generate între particule, aşa cum este stabilit în legea inseparabilităţii cuantice, ar putea rezolva în cele din urmă problema teleportării informaţiei cuantice.

Pentru prima dată, cercetătorii au înţeles modul în care inseparabilitatea poate fi „reciclată” pentru a creşte eficienţa acestor conexiuni. Publicat în revista Physical Review Letters, rezultatul ne-ar putea duce cu un pas mai aproape de teleportarea viitorului, în stil ştiinţifico-fantastic, deşi această cercetare este una de natură pur teoretică.

Echipa a mai proiectat şi o metodă generalizată de teleportare, care ar permite o întreagă varietate de potenţiale aplicaţii în fizica cuantică.

Deşi considerată imposibilă în trecut, în 1993 o echipă de oameni de ştiinţă au calculat că teleportarea ar putea funcţiona, în principiu, utilizând legile cuantice. Teleportarea cuantică face uz de legea „inseparabilităţii” pentru a transmite biţi de informaţie de mărimea particulelor pe distanţe mari, într-o clipă.

Inseparabilitatea are loc când o pereche de particule cuantice, precum electronii sau protonii, sunt legaţi intrinsec unul de celălalt, acest sincronism păstrându-se chiar dacă particule se află apropiate sau la poli opuşi ai unei galaxii. Prin intermediul acestui tip de legătură între particule, biţii cuantici de informaţie - qubiţi - pot fi retransmişi folosind metode tradiţionale de comunicaţii.

Protocoalele anterioare de teleportare s-au încadrat în două categorii: cele care puteau transmite doar informaţie necesitând corecţie din partea receptorului sau mai recent, teleportare pe bază de „porturi” care nu necesită o corecţie, dar care avea nevoie de cantităţi impractice de inseparabilitate – fiecare obiect trimis ar distruge starea de inseparabilitate.

Fizicienii de la Cambridge, Universitatea College London şi de la Universitatea Gdansk au creat un protocol care oferă o soluţie optimă în care starea de inseparabilitate este „reciclată” astfel încât poarta dintre particule rezistă la teleportarea obiectelor multiple. Ei au creat chiar şi un protocol în care mai mulţi qubiţi pot fi teleportaţi simultan, deşi starea de inseparabilitate se degradează proporţional cu numărul de qubiţi trimişi în ambele cazuri.

„Primul protocol constă în teleportarea secvenţială de stări, iar al doilea teleportează laolaltă aceste stări”, a explicat Sergii Strelchuck de la Departamentul de Matematică Aplicată şi Fizică Teoretică de la Cambridge, care a condus cercetarea alături de colegii Jonathan Oppenheim de la Cambridge şi UCL, împreună cu Michal Horodecki de la Universitatea Gdansk.

„Am mai descoperit şi o tehnică generalizată de teleportare care sperăm că-şi va găsi aplicaţii în domenii precum computaţia cuantică.”

Einstein a respins teoria inseparabilităţii cuantice, pe care a numit-o „o interacţiune ciudată la distanţă”. Însă inseparabilitatea s-a dovedit a fi o trăsătură reală a Universului şi una care are un potenţial extraordinar de a susţine o varietate de strădanii ştiinţifice.

„Există o legătură apropiată între teleportare şi computerele cuantice, care sunt dispozitive ce folosesc mecanica cuantică pentru a realiza calcule imposibil de efectuat cu un computer clasic”, a precizat Strelchuck.

„Construirea unui computer cuantic este una dintre marile provocări ale fizicii moderne şi se speră că noul protocol de teleportare va duce la progrese în acest domeniu.”

Deşi protocolul fizicienilor de la Cambridge este în întregime teoretic, anul trecut o echipă de cercetători chinezi au anunţat teleportarea fotonilor la peste 143 de km, depăşind vechile recorduri, iar inseparabilitatea cuantică este din ce în ce mai mult văzută ca un domeniu important de investiţie ştiinţifică. Teleportarea informaţiei purtată de atomi individuali este fezabilă cu actualele tehnologii, însă teleportarea obiectelor masive – cum ar fi Căpitanul Kirk – rămâne în tărâmul ştiinţifico-fantasticului.

„Inseparabilitatea poate fi privită drept combustibilul care alimentează teleportarea. Protocolul nostru este mai economic, permiţând folosirea raţională a inseparabilităţii şi eliminarea nevoii de corectare a erorilor”, a adăugat Strelchuck.

Mai multe informaţii: aici.