Квантовая голографическая телепортация оптических изображений (кгт).
КГТ обладает физическими особенностями, отсутствующими в одномодовой схеме телепортации. Одной из таких особенностей является возможность управления выполнением голографической телепортации с помощью оптических элементов, помещаемых соответствующим образом в схему на пути распространения пучка. Эта возможность оптического управления связана с явлением дифракции, которое менее важно для одномодовых световых полей.
Другое важное отличие пространственно многомодовой схемы от её одномодового аналога следует из того факта, что при квантовой голографической телепортации входной сигнал обладает большим числом степеней свободы. Верность телепортации квантового состояния всей системы, обычно рассматриваемая как мера качества телепортации, не применима в этом случае, поскольку она стремится к нулю. Следовательно, необходимо определить редуцированную верность телепортации, связанную с соответствующими степенями свободы, которые требуется телепортировать. Такую редуцированную верность можно сделать близкой к единице путём соответствующего выбора пространственной полосы ЭПР-пучков, используемых устройств (линз), помещённых на пути световых пучков.
Специфическая особенность схем многомодовой телепортации, основанная на многопиксельном детектировании света, заключается в необходимости использовать грубый масштаб (представление с разбиением на пикселы) при описании входного и выходного сигналов, чтобы характеризовать качество многомодовой телепортации.
Для важного случая поля входного изображения, описываемого гауссовой квантовой весовой функцией (т.е., когда входное поле находится в пространственно многомодовом сжатом или когерентном состоянии) мы получили явное выражение для вернсти телепортации в явном виде. Оказалось, что верность зависит не только от особенностей квантового шума в каждой моде входного состояния и от степени перепутанности в квантовых каналах (что верно и для одномодовой телепортации), но она зависит также от числа и выбора элементов изображения – пикселов, которые требуется телепортировать параллельно.
КГТ можно рассматривать как обобщене на квантовую область традиционной нестационарной голографии. Действительно, в протоколе квантовой голографической телепортации можно выделить все основные элементы, присутствующие в голографии. Новой особенностью, которая превращает голографию в квантовую голографическую телепортацию и позволяет подавить квантовый флуктуации в телепортированном (восстановленным) изображении ниже стандартного квантового предела, является пространственно многомодовое квантовое перепутывание.
Основы квантовой телепортации:
Основными составляющими для квантовой телепортации служат:
так называемый квантовый канал (пара квантовых объектов в ЭПР-состоянии)
ЭПР-измерение
В некоторых физически важный ситуациях ЭПР-состояние можно интерпретировать как состояние с точно определёнными значениями физических переменных, связанных с относительным движением объектов в ЭПР-паре. Напротив, знание об индивидуальных переменных объектов, составляющих ЭПР-пару, минимально.
Квантовая голографическая телепортация и голография:
Классический плотности фототоков эквивалентны нестационарным голограммам.
В элементарных голографических схемах обычно выполняют оптическое смешение сигнальной волны только с одной опорной волной. Создаётся и используется одна голограмма для восстановления поля. В общем случае это ведёт к потере информации, переносимой квадратурой поля, ортогональной опорной волне и к восстановлению сигнальной волны в виде суперпозиции с её сопряжённой копией. Чтобы улучшить эту простейшую схему можно разделить входную волну с помощью симметричного светоделителя и записать обе квадратурные компоненты сигнального поля. Обе квадратурные компоненты восстановленной волны могут быть получены как суперпозиция выходных полей двух голограмм, освещённых двумя плоскими лазерными волнами сдвинутыми одна относительно другой на 0,25 длины волны.
Новая особенность, превращающая голографию в квантовую голографическую телепортацию заключается в использовании пары многомодовых ЭПР-пучков. Только полная поточечная корреляция и полная корреляция между моментами времени на квантовом уровне в этих полях позволяет эффективно подавлять квантовый шум при телепортации поля. В практической реализации, необходимо обеспечить точный синхронизм ЭПР-полей в пространстве и во времени.
Пределы для квантового шума и верности КГТ оптических изображений можно рассматривать как улучшение квантовых пределов голографического восстановления пространственно распределённой световой волны, достигаемое в присутствии квантового канала: пары перепутанных (коррелированных на квантовом уровне) пространственно многомодовых световых пучков.