Учёные впервые телепортировали квантовое состояние между фотонами от независимых источников
Учёные из Штутгартского университета в Германии впервые в мире осуществили квантовую телепортацию между фотонами, созданными двумя независимыми источниками света. Этот прорывной эксперимент стал важным шагом на пути к созданию квантового интернета. Достижение позволяет передавать квантовую информацию на большие расстояния через ретрансляционные станции на основе квантовых точек без потерь и искажений.
Передача сигналов на расстояние сопряжена с риском утраты критически важных элементов информации. В то время как в стандартных широкополосных интернет-кабелях световые сигналы усиливаются с помощью усилителей, для усиления квантовой информации требуются источники света, способные производить практически идентичные фотоны. Специальные полупроводники, известные как квантовые точки, которые испускают фотоны с высочайшей степенью контроля, идеально подходят для этой задачи. Они способны излучать световые волны с невероятно точной частотой, делая фотоны от разных точек неотличимыми друг от друга.
Исследователям удалось телепортировать квантовую информацию между фотонами из двух отдельных квантовых точек, что доказывает работоспособность этого метода для безопасной и защищённой передачи квантовых данных по сетям. Физик Петер Михлер из Штутгартского университета подтвердил, что это первая в мире успешная передача квантовой информации между фотонами от двух разных квантовых точек.
Термин «телепортация» в квантовой физике описывает передачу квантового состояния, а не буквальное исчезновение и появление фотонов в пространстве. Для успешного переноса квантового состояния между парой фотонов частицы должны находиться в особом квантовом состоянии и быть неразличимыми. Если при использовании одного источника этого добиться относительно легко, то разные источники рискуют производить фотоны с несколько отличающимися характеристиками. Квантовые точки ограничивают эти характеристики, позволяя телепортации происходить между полностью разделёнными локациями с разными источниками.
Важно отметить, что в эксперименте использовался стандартный оптоволоконный кабель, подобный тем, что применяются в современных сетях. Использование существующей инфраструктуры является ключевым фактором для развёртывания квантового интернета. Учёные продолжают исследовать, насколько квантовый интернет сможет опереться на наши текущие технологии, однако квантовый слой будет иметь ключевое значение для обеспечения безопасности и целостности данных при условии работы на достаточно больших расстояниях. В текущем исследовании использовалось оптоволокно длиной около 10 метров.
Впереди ещё много работы: исследователи намерены увеличить дистанцию, на которой возможна такая телепортация, а также повысить её текущий процент успеха, который составляет чуть более 70%. По словам учёных, эти результаты демонстрируют зрелость технологии на основе квантовых точек и представляют собой важный строительный блок для будущей квантовой связи.
Исследование было в журнале Nature Communications.