Teletrasporto di stati quantistici pluri-dimensionali di particelle per pilotare qu-trits, oltre che qu-bits, nei computer quantistici.

https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1906/1906.09697.pdf

In riferimento al link succitato si riporta quanto segue in sintesi:

Il teletrasporto quantistico consente la trasmissione di stati quantistici diversi tra sistemi quantistici distanti tra loro.
Sinora tutte le sperimentazioni di teletrasporto erano limitate a sotto-spazi a due dimensioni di livelli energetici multipli di sistemi quantistici.
Ora si propone uno schema di teletrasporto di stati quantistici fotonici di qualsiasi dimensione superiore a due dei sotto-spazi di ciascun livello energetico e si dimostra un esempio di detto teletrasporto di qu-trits.

Misurazioni di una serie completa di 12 stati qu-trits fondati su basi reciprocamente indipendenti e oggettive determinano una fedeltà di teletrasporto di 0,75(1), che è ben al di sopra sia del limite ottimale di 1/2 stimato per la coppia singola nello stato qu-trit e sia del valore massimo di sovrapposizione di qu-bit/qu-trit di 2/3, confermando un genuino e non-classico teletrasporto tridimensionale.

Questo lavoro consentirà di realizzare tecnologie quantistiche avanzate ad elevate dimensioni superiori alle due, poichè il teletrasporto gioca un ruolo centrale nei ripetitori quantistici e nei networks quantistici.

Le leggi della meccanica quantistica proibiscono misure precise o riproduzioni perfette di stati quantistici sconosciuti.
Ma con l'aiuto di entanglement combinato e l'utilizzo di sistemi e canali di comunicazione classici , il teletrasporto quantistico in linea di principio consente di realizzare fedelmente il trasferimento di stati quantistici ignoti da una particella ad un'altra ad una certa distanza senza il trasferimento fisico della particella stessa.

Sono già stati realizzati numerosi esempi di teletrasporto di stati quantistici di singoli fotoni, di atomi, di trappole di ioni, di difetti della materia allo stato solido, e di circuiti super-conduttori.
Tutti questi sistemi quantistici possiedono naturalmente non solo molti gradi di libertà, ma anche molti gradi di libertà con elevati  numeri quantici oltre al semplice sotto-spazio qu-bit a due livelli.
Però tutti gli esperimenti sinora si sono limitati ai due sotto-stati, e cioè ai qu-bits.

Il teletrasporto di uno stato combinato costituito da due particelle e due gradi di libertà trasferito a stati quantici pluri-dimensionali diversi finora rimaneva un ostacolo notevole al trasporto di una particella quantistica  completa ed intatta.


La possibilità di un controllo coerente di stati quantistici pluri-dimensionali è importante per sviluppare tecnologie quantistiche avanzate.
Confrontati con sistemi convenzionali a due livelli, gli stati di più elevata dimensione possono offrire maggiori possibilità come più elevate capacità di elaborazione e di resistenza ai disturbi di rumorosità di fondo nelle comunicazioni quantistiche, maggiore efficienza di simulazione e di calcolo quantistici, maggiori violazioni possibili di disuguaglianze di Bell.

Recentemente sono state dimostrate accresciute possibilità di generare e misurare dati quantici interlacciati e ingarbugliati di elevate dimensioni.
Di fatto però i lavori precedenti si sono limitati al controllo coerente di una singola particella come parte di un sistema quantistico ad alta dimensione.
Una proiezione congiunta di due particelle indipendenti di stato quantistico ignoto inserite in stati altamente ingarbugliati di elevata dimensione, che richiedono forme di interazione controllate e che giochino un ruolo cruciale nel teletrasporto in stati di elevata dimensione con codici densi di dati e di calcoli quantistici, rappresentano obbiettivi difficili da realizzare e che sono ancora largamente inesplorati sperimentalmente.


Nel presente studio succitato nel link viene proposto uno schema efficiente per il teletrasporto di stati quantici fotonici ad alta dimensione e viene descritto il primo teletrasporto sperimentale del tipo qu-trit, che è equivalente ad un sistema con spin -1.
Viene spiegato in dettaglio il protocollo di teletrasporto quantistico HD ad alta dimensione usando come esempio un sistema a tre livelli, estendibile a sistemi arbitrari ad N-livelli.

I particolari del protocollo piuttosto complesso a tre livelli seguono nel testo originale dell'articolo e link succitati.