Forscher der Yokohama National University haben erfolgreich Quanteninformationen innerhalb des Diamanten teleportiert.
In einer neuen Arbeit, die auf dem Portal Kommunikationsphysik veröffentlicht wurde, sprachen japanische Wissenschaftler darüber, wie sie es geschafft haben, Quantenteleportation zu implementieren. "Die Quantenteleportation ermöglicht die Übertragung von Quanteninformationen an einen anderen, unzugänglichen Raum", sagte Hideo Kosaka, Professor für Ingenieurwissenschaften an der Yokohama National University und Autor der Studie. "Außerdem können Informationen in den Quantenspeicher übertragen werden, ohne bereits gespeicherte Daten freizulegen oder zu zerstören", fügte er hinzu.
In diesem Fall bestand der "unzugängliche Raum" aus Kohlenstoffatomen innerhalb des Diamanten. Der Diamant besteht aus miteinander verbundenen, aber ausreichend getrennten Atomen, was ihn zu einer idealen Umgebung zum Testen der Teleportationsmechanik macht. Jedes Kohlenstoffatom enthält in seinem Kern sechs Protonen und Neutronen, die von sechs rotierenden Elektronen umgeben sind. Wenn Atome in eine einzelne Struktur eines Diamanten binden, bilden sie daher ein besonders starkes Gitter. Aber natürlich kann es Defekte enthalten - zum Beispiel, wenn ein Stickstoffatom zufällig den Platz eines Kohlenstoffatoms einnimmt. Ein solcher Defekt wird als Stickstoffleerstellenzentrum bezeichnet.
Umgeben von Kohlenstoffatomen erzeugt die Struktur des Kerns des Stickstoffatoms das, was Kosaka einen Nanomagneten nennt.
Um das Elektronen- und Kohlenstoffisotop im Leerstandszentrum zu manipulieren, befestigten Kosaka und das Team einen Draht, der etwa ein Viertel der Breite eines menschlichen Haares an der Oberfläche des Diamanten hatte. Sie verwendeten dann Mikrowellenstrahlung, um ein oszillierendes Magnetfeld um den Diamanten zu erzeugen. Ein Stickstoff "Nanomagnet" wurde verwendet, um das Elektron zu fixieren. Dann zwang das Team mithilfe von Radiowellen- und Elektrowellenstrahlung den Elektronenspin, sich mit dem Kernspin von Kohlenstoff zu verflechten, so dass sie effektiv eins werden und nicht mehr getrennt voneinander betrachtet werden können. In diesem Moment wird ein Photon, das Quanteninformation enthält, in das System eingeführt und das Elektron absorbiert es. Infolgedessen wird die Ladung vom Elektron auf den Kohlenstoff übertragen und polarisiert, und mit dieser Quanteninformation wird übertragen.
Wissenschaftler nannten ihr Gerät einen "Quanten-Repeater", und mit seiner Hilfe ist es möglich, einzelne Teile von Informationen von Knoten zu Knoten durch ein Quantenfeld zu übertragen. Das ultimative Ziel des Experiments sind skalierbare Repeater, die die Teleportation von Informationen zu großen Informationen ermöglichen. Natürlich wird es nicht ohne Verteilungsquantencomputer auskommen, die ernstere Berechnungen durchführen können.
Wassili Makarow
