Электронная магия
Телепортация - то, что еще вчера было научной фантастикой, сегодня уже давно пользуется успехом. Хотя только с квантово-механическими состояниями некоторых частиц света, но все же. Теперь, по воле физиков, квантовая телепортация должна происходить и в твердом веществе. Квантовая механика хороша для всех видов странно выглядящих эффектов, но одним из ее самых любопытных следствий является возможность того, что две частицы могут «чувствовать» друг друга даже на расстоянии световых лет друг от друга. Это немного напоминает Гарри Поттера и его злобного двойника Сами-Знаете-Кто Волан-де-Морта, чьи судьбы непостижимым волшебным образом связаны. Даже если запутанные частицы не являются вопросом жизни и смерти, измерение состояния одной из них определяет состояние другой - и в кратчайшие сроки.
Очевидно, что такое явление делает доступными всевозможные фантастические идеи. телепорт например. Потому что если вы конкретно определите состояние одной частицы, то состояние другой можно будет уловить в любом месте. Квантовая телепортация - это передача квантово-механического состояния через пару запутанных частиц. Несколько исследовательских групп продемонстрировали, что эта идея работает, поскольку для экспериментов всегда приходилось использовать фотоны.
Однако это может измениться в будущем, потому что физики уже усердно работают над проектом, позволяющим, например, квантовую телепортацию в твердых телах. Хотя пройденные здесь расстояния не могли конкурировать с рекордами в оптической телепортации, даже несколько микрометров были бы неплохи, если бы открывали новые возможности для построения квантового компьютера. Итак, Карло Бенаккер и его коллеги из Лейденского университета работают над концепцией твердотельного телепорта.
Здесь электроны должны передавать свое состояние. Физики представляют это так: в полупроводнике есть две соседние зоны проводящего материала, разделенные тонкой перегородкой. Такое мягкое препятствие часто упускается из виду в квантовой механике, и электрон туннелирует с одной стороны на другую. Однако не без оставления дырки на одном берегу - т. е. места, где не хватает электрона. Эта дырка должна соответствовать только что покинувшему ее электрону по всем своим свойствам, образуя запутанного партнера.
Для квантовой телепортации необходимы два таких туннельных барьера запутанности, которые, в свою очередь, связаны друг с другом. Идея: туннелирующий электрон одного запутателя аннигилирует с дыркой, оставленной другим. Электрон действительно исчезает, но не без запечатления своей квантовой информации на другом, выжившем электроне.
Преимущество этого подхода: уже доступны некоторые средства для оценки таких экспериментов. Физики уже давно экспериментируют с электронами в тонких проводящих полупроводниковых слоях - так называемом двумерном электронном газе. Однако еще предстоит увидеть, насколько квантовая телепортация будет работать в реальности в этом случае. Прежде всего, по словам Бинаккера, нужно доказать запутанность - ведь без запутанных частиц не бывает квантовой телепортации. Однако, если эксперимент пройдет успешно, он может стать еще одним компонентом сверхбыстрого квантового компьютера, по крайней мере, на это надеются лейденские физики.