2005年、フィジックス・トゥデイ誌の物理学者Asher Peresの死亡者は、ジャーナリストが量子テレポーテーションで人の魂を運ぶことができるかどうか尋ねたとき、科学者は彼らの体だけでなく、「いいえ、体ではなく、魂だけです」と答えました。ペレスの反応は、単なる冗談ではなく、SFで数え切れないほど見られたプロセスの現実について、比喩でエンコードされた完璧な説明を提供します。実際、テレポーテーションは存在しますが、現実の世界では存在します。有名な「Beammeup、Scotty！」とはかなり違います。スタートレックシリーズに関連しています。

量子テレポーテーションの基礎を築いた、ペレスと他の5人のPhysical Review Lettersの研究者が発表した理論的研究のおかげで、実科学におけるテレポートは1993年に形になり始めました。明らかに、提案された現象をテレポーテーションの一般的なアイデアと関連付けることは、チャールズベネットの共著者のアイデアでしたが、フィクションと現実の間には本質的な違いがあります。後者では、移動することは問題ではなく、プロパティを転送する情報です。

量子テレポーテーションは、1935年に物理学者のアルバートアインシュタインと彼の同僚であるボリスポドルスキーとネイサンローゼンによって記述された、EPRパラドックスとして知られる仮説に基づいています。量子物理学の法則の結果として、2つの粒子を取得し、それらを空間で分離して、全体の2つの半分としてそれらの特性を共有し続けることが可能でした。したがって、それらの1つ（使用されている命名法に応じてAまたはAlice）に対するアクションは、他の（BまたはBob）に即座に影響を及ぼします。アインシュタインの言葉によると、この「遠隔作用」は、光速の限界に違反する可能性があるように思われます。

量子もつれと呼ばれるこの現象の理論は、後にジョン・スチュワート・ベルによって1964年に開発され、多くの実験によって裏付けられました。ペレス、ベネット、およびその共同研究者の研究は、3番目の粒子がアリスと相互作用して量子状態（その物理的特性の1つの値）は、ボブの状態に転送され、その状態を取得します。物質の転送がなければ、ボブ粒子はアリス対話型粒子のコピーに変換され、間に物理的な接触はありませんでした

テレポートされたキュービット

1998年以来、さまざまな実験がこの量子テレポーテーションを達成しており、最初は個々の光子、次に原子、さらに複雑なシステムを使用しています。最初、この現象は短距離で実証されましたが、その後の研究で数百メートルとキロメートルに増加しました。現在の記録は、地球から地球軌道上のミシウス衛星への1,400 kmの光子のテレポートであり、2017年に中国科学技術大学（USTC）のJian-WeiPanが率いるチームによって成功裏に達成されました。

これらの実験では、送信されるのはビットでコード化された情報です。古典的な意味では、ビットは0または1の値をとるバイナリ情報の基本単位です。量子状態への適用では、ビットには、たとえば粒子のスピン（一種の回転）に関する情報が含まれる場合があります。 ）。しかし、ビットの量子バージョンであるキュービットでは、量子力学によって状態が重複する可能性があるため、その値は0と1の両方、または2などの別の値にすることができます。情報を保存および処理する能力がはるかに大きいため、量子コンピューティングが従来のコンピューティングよりも強力なテクノロジーと見なされているのはこのためです。

ただし、量子テレポーテーションは送信に役立たないことを強調する必要があります。瞬時に、または光速よりも速いデータ。その理由は、ボブが絡み合ったパーティクルシステムを介して送信されないアリスの測定値に関する追加情報を取得する必要があるため、別のチャネルを介して送信する必要があるためです。テレポートされたキュービットごとに2つの古典的なビットを送信する必要があります。これは、せいぜい光速にしか到達しない従来の方法でのみ実行できます。

将来の量子ネットワーク

しかし、この制限にもかかわらず、量子テレポーテーションの可能性は、新しいマイルストーンに到達するにつれてますます有望に見えます。今年、2つの研究チームが、キュートリット、つまり3次元の情報単位（0、1、2の3つの値を取ることができる）の送信を初めて報告しました。 「どちらの研究でも、キュートリットのテレポートが実証されています。主な違いは、私たちが使用した方法です」と、UCTCの物理学者であり、まだ公開されていない研究の1つを共著者であるBi-HengLiuがOpenMindに説明します。

ただし、現時点では、2つのチーム間でまだいくつかの論争があります。同じくUCTCの物理学者Chao-YangLuがOpenMindに説明し、Physical Review Lettersに掲載された他の研究の共著者は、彼の同僚の研究に関して、「テレポーテーションの量子的性質は実証されていません。 。」同じ研究の共著者であるウィーン大学のManuelErhardも、Liuの実験では、「測定と結果は、本物の3次元で普遍的な量子テレポーテーションを主張するには不十分である」と考えています。劉氏は、「数値シミュレーションを行い、キュートリットのテレポートを確認しました」という結果を擁護しています。

論争は、システムをより多くの次元にスケーリングする可能性にも及びます。 Liu氏は、「どちらのスキームもスケーラブルです」と述べています。アーハルト氏は、自分のシステムをどの次元にも簡単に拡張できると主張し、「次元数をさらに増やすことは技術開発の問題です」と述べていますが、同じことが言えるかどうかはわかりません。同僚のシステムについて。

しかし、これらの実験をより多くの次元に拡張することのポイントは何ですか？「高次元の量子テレポーテーションの可能なアプリケーションは量子ネットワークにあります」とErhardはOpenMindに説明します。 「したがって、より高次元のアルファベットに基づく将来の量子ネットワークを想定しています。これらには、たとえば、より高い情報容量と、より大きなノイズ耐性という利点があります。」

したがって、キュートリットから移行します。キュートリットへ、そしてそこからキュートリットへなど、現在、将来の量子コンピューティングネットワークの基盤を築いています。Luは、彼のシステムがいわゆる量子優位性、つまり古典的なコンピューティングでは達成できない問題を解決する能力を達成すると予測しています。ボソンサンプリングと呼ばれる多光子多次元量子コンピューティング実験を実装し、近い将来、量子優位に到達するために30〜50個の光子を制御したいと考えています。」

Javier Yanes

@ yanes68