Onderzoekers van de Yokohama National University hebben met succes kwantuminformatie binnen de diamant geteleporteerd.
In een nieuw werk, gepubliceerd op het Communications Physics-portaal, spraken Japanse wetenschappers over hoe ze erin slaagden kwantumteleportatie te implementeren. "Met kwantumteleportatie kan kwantuminformatie naar een andere, ontoegankelijke ruimte worden verzonden", zegt Hideo Kosaka, hoogleraar engineering aan de Yokohama National University en auteur van het onderzoek. "Het maakt het ook mogelijk om informatie over te dragen naar het kwantumgeheugen zonder de reeds opgeslagen gegevens bloot te leggen of te vernietigen", voegde hij eraan toe.
In dit geval bestond de "ontoegankelijke ruimte" uit koolstofatomen in de diamant. De diamant is samengesteld uit onderling verbonden, maar voldoende gescheiden atomen, waardoor het een ideale omgeving is om de mechanica van teleportatie te testen. In zijn kern bevat elk koolstofatoom zes protonen en neutronen, omgeven door zes roterende elektronen. Daarom, wanneer atomen binden aan een enkele structuur van een diamant, vormen ze een bijzonder sterk rooster. Maar het kan natuurlijk defecten bevatten - bijvoorbeeld wanneer een stikstofatoom willekeurig de plaats inneemt van een koolstofatoom. Zo'n defect wordt een stikstofvacaturecentrum genoemd.
Omringd door koolstofatomen, creëert de structuur van de kern van het stikstofatoom wat Kosaka een nanomagneet noemt.
Om de elektronen- en koolstofisotoop in het vacaturecentrum te manipuleren, bevestigden Kosaka en het team een draad van ongeveer een kwart van de breedte van een mensenhaar aan het oppervlak van de diamant. Vervolgens gebruikten ze microgolfstraling om een oscillerend magnetisch veld rond de diamant te creëren. Een stikstof "nanomagneet" werd gebruikt om het elektron te fixeren. Vervolgens dwong het team, met behulp van radiogolven en elektrische golfstraling, de elektronenspin te verstrengelen met de nucleaire spin van koolstof, zodat ze effectief één worden en niet langer los van elkaar kunnen worden beschouwd. Op dit moment wordt een foton met kwantuminformatie in het systeem geïntroduceerd en absorbeert het elektron het. Als resultaat wordt de lading door het elektron naar de koolstof overgedragen en polariseert deze, en met deze kwantuminformatie wordt verzonden.
Wetenschappers noemden hun apparaat een "kwantumrepeater", en met zijn hulp is het mogelijk om individuele delen van informatie van knooppunt naar knooppunt over te dragen via een kwantumveld. Het uiteindelijke doel van het experiment zijn schaalbare repeaters die teleportatie van informatie naar grote informatie mogelijk maken. Natuurlijk kan het niet zonder de distributie van kwantumcomputers die serieuzere berekeningen kunnen uitvoeren.
Vasily Makarov
