Kwantumteleportatie

Kwantumteleportatie is een proces waarbij de toestand van een qubit op afstand wordt overgedragen, zonder de fysieke qubit zelf te verplaatsen. Het gebruikt een gedeelde verstrengeling tussen zender en ontvanger en een korte klassieke informatie-uitwisseling. Na correct uitgevoerde handelingen komt de oorspronkelijke quantumtoestand bij de ontvanger terecht, terwijl de oorspronkelijke qubit meestal is gemeten en verdwijnt.

In de standaard teleportatieprotocol (Bennett et al., 1993) wordt eerst een paar verstrengelde qubits gedeeld tussen zender en ontvanger. De zender voert een Bell-achtige meting uit op de te teleporteren qubit en zijn deel van het paar. De meting geeft twee klassieke bits die naar de ontvanger worden gezonden. Afhankelijk van die bits past de ontvanger een van vier Pauli-operaties toe op zijn qubit, waardoor die qubit de oorspronkelijke toestand bevat.

Belangrijk is dat teleportatie sneller dan licht niet mogelijk maakt; de klassieke boodschap is nodig. Het no-cloningtheorema verhindert bovendien dat de onbekende toestand overal tegelijk bestaat.

Toepassingen en implementaties: essentieel voor quantumnetwerken en herhaalers om lange afstanden te overbruggen. In experimentele studies is kwantumteleportatie aangetoond met fotonen over kilometerslange vezels, met ionen en supergeleidende qubits, en teleportatie via satelliet. Een mijlpaal: in 1997 demonstreerden Bouwmeester en collega's teleportatie van fotonen; in 2017 werd teleportatie over circa 1200 km gerealiseerd met de Micius-satelliet.