Ionien A ja B lähettämät fotonit kohtaavat ja erkanevat säteenjakajalla. Ionit ovat lomittuneet, mikäli molemmat ilmaisimet rekisteröivät fotonin samanaikaisesti. Kuva: JQI/UMD
Ionien A ja B lähettämät fotonit kohtaavat ja erkanevat säteenjakajalla. Ionit ovat lomittuneet, mikäli molemmat ilmaisimet rekisteröivät fotonin samanaikaisesti. Kuva: JQI/UMD

Tutkijat onnistuivat yli metrin päässä toisistaan olevien ionien kvanttitilan teleportaatiossa. Menetelmä voi toimia perustana kvanttimuistille.

Tutkijat onnistuivat ensi kertaa kvanttitilan teleportaatiossa yli metrin etäisyydellä toisistaan olevien ionien välillä. Aiemmin vastaava on onnistunut vain fotoneilla. Ionit mahdollistavat kuitenkin vakaamman ja hallitumman tiedon palauttamisen.

Tutkijat uskovat, että menetelmä voisi toimia perustana niin sanotulle kvanttimuistille ja näin tehokkaammalle kvanttilaskennalle ja tiedon siirrolle entistä pidempien etäisyyksien välillä.

Kvanttilomittumiseen perustuva teleportaatio on luonnon mystisin tapa siirtää tietoa. Se tarkoittaa sitä, että tieto esimerkiksi elektronin spinistä tai fotonin polarisaatiosta siirtyy paikasta toiseen matkustamatta väliaineen läpi. Kun toisen hiukkasen epävarma kvanttitila kiinnitetään mittauksella, kiinnittyy myös sen vastinparin tila välittömästi, oli se kuinka kaukana tahansa.

Käytännön sovellusten kannalta informaatiota pitäisi kuitenkin pystyä myös säilömään ja hallinnoimaan. Nyt yhdysvaltalaisen Marylandin yliopiston tutkija Christopher Monroe kollegoineen pääsi askeleen lähemmäs kvanttimuistia "koodaamalla" kubitit ytterbium-ioneihin, ja lomittamalla ne fotonien avulla.

Ensiksi tieto ”kirjoitettiin” mikroaalloilla ionin A epämääräiseen tilaan eli superpositioon. Sitten ionit A ja B viritettiin laserilla, jolloin ne kumpikin vapauttivat fotonin, jonka tila oli lomittunut vastaavan ionin tilaan. Näitä fotoneja käytettiin sitomaan atomin A:n tila atomiin B. Tämän jälkeen A:n tilan mitattiin. Mittaustuloksesta saatiin selville, kuinka A:han tallennettu tieto saatiin luettua B:stä.

Kyseessä on teleportaatio, sillä kekseliäät välivaiheet eivät välitä itse muistitietoa, vaan mahdollistavat atomien lomittumisen. Klassista tiedonvälitystä tarvitaan vain mittauksen tuloksen välittämiseen.

Tutkimuksen julkaisi Science.