Телепортация света для передачи квантовых изображений

Ученые из университетов Австралии, Новой Зеландии и Катара предложили схему телепортации луча света вместе с его колебаниями во времени. Они надеются показать, как физический объект (квантовое поле) в одной локации может возникнуть в другом месте в таком же квантовом состоянии, причем все измерения будут справедливы в обеих точках пространства. До этого времени все предыдущие схемы телепортации недостаточно точно воспроизводили некоторые элементы, например такие, как временные колебания.

Ученые провели изучение использования потока из рассредоточенных фотонов. Выделяя отдельные фотоны, которые движутся в направлении общего потока на входе, можно контролировать телепортацию всего квантового поля. И при подборе условий, при которых это регистрация может происходить, они открыли, что сжатый свет — метод, используемый для увеличения точности измерений — может позволить телепортировать поток квантовых фотонов при сжатии по ширине полосы.

"Главное достижение нашего исследования находится на уровне прояснения фундаментальных принципов", — говорит профессор Говард Кармайкл (Howard Carmichael) из Университета Окланда (University of Auckland). "Первоначальное предложение квантовой телепортации является концептуально очень простым, с тех пор как было обосновано, что квантовое состояние переносится материальным объектом — частицей. Когда эта идея была перенесена на телепортацию света, она столкнулась с коренным отличием, поскольку безвоздушное состояние также является квантовым, и существует бесконечное число объектов (частот света) в этом состоянии". Каждое из них может быть воспроизведено в таком же состоянии при телепортации.

Ученые указывают, что сжатые уровни необходимы, но дальнейшие исследования могут выявить более эффективные методы. Одной из проблем в реализации этого предложения является необходимость в высококачественных и гибких источниках сжатого света. Технология для реализации этой схемы уже существует, но имеются серьезные преграды для проведения эксперимента. Требуется совершить большой шаг вперед в увеличении уровня сжатия, причем сжатие необходимо осуществлять в диапазоне частот входного света. Если физики смогут преодолеть эти проблемы, возможность перемещения световых лучей может стать основой многих интересных идей. Например, ученые предполагают, что многоканальная версия, в которой два или более лучей телепортируются параллельно, может использоваться для передачи квантовых изображений.

Кроме того, коммуникационные системы традиционно формируют передаваемую информацию в виде особых последовательностей световых импульсов. И этот метод телепортации позволяет посылать такие последовательности импульсов, даже когда каждый из импульсов находится в необычном квантовом состоянии, или когда порядок целой цепочки импульсов перепутан. Также необходима передача таких последовательностей импульсов, например, в некоторых схемах квантовых вычислений для регистрации кубитов. "Однако более важно то, что телепортация световых лучей таит в себе значительный нераскрытый потенциал", — утверждает Кармайкл.