RW Space

В 2024 году квантовое состояние света было успешно телепортировано по оптоволоконному кабелю на расстояние более 30 километров (около 18 миль) среди потока интернет-трафика — инженерный подвиг, когда-то считавшийся невозможным.

Впечатляющая демонстрация, проведенная исследователями из США, возможно, не поможет вам преодолеть утреннюю пробку на работе или быстрее загрузить любимые видео с кошками.

Однако возможность телепортировать квантовые состояния через существующую инфраструктуру представляет собой монументальный шаг на пути к достижению цели квантовая вычислительная сеть, усовершенствованное шифрование или новые мощные методы распознавания.

«Это невероятно интересно, потому что никто не думал, что это возможно», — говорит Прем Кумар, инженер по вычислительной технике Северо-Западного университета, который руководил исследованием.

Посмотрите видеоролик ниже, чтобы увидеть краткое изложение их исследования:

«Наша работа показывает путь к квантовым и классическим сетям следующего поколения, использующим единое волокно. По сути, это открывает двери для перехода квантовой коммуникации на новый уровень».

Имея мимолетное сходство с транспортными системами из «Звездного пути», которые в мгновение ока перемещают пассажиров через время и пространство, телепортация берет квантовые возможности объекта в одном месте и, тщательно уничтожая его, навязывает тот же баланс возможностей аналогичному объекту в другом месте.

Хотя измерения двух объектов решают их судьбу в одно и то же мгновение, процесс запутывание их квантовой идентичности по-прежнему требует отправки одной волны информации между точками пространства.

Как волшебная нить в весеннем дожде, квантовое состояние любого объекта представляет собой туманное пятно возможностей, рискующее раствориться в реальности через несколько мгновений после создания. Электромагнитные волны излучения и тепловые удары и измельчение движущихся частиц быстро сводят квантовую значимость к декогеренции, если она не защищена каким-либо образом.

Экранирование квантовых состояний внутри компьютеров — это одно. Отправка одного фотона по оптическим волокнам, наполненным банковскими транзакциями, видеороликами с кошками и текстовыми сообщениями, при этом защищая его квантовое состояние, гораздо сложнее. С тем же успехом вы могли бы бросить свою квантовую волшебную нить в Миссисипи и надеяться, что в конце она будет такой же вкусной.

Чтобы сохранить драгоценное состояние одинокого фотона от потока интернет-трафика со скоростью 400 гигабит в секунду, группа исследователей применила различные методы, чтобы ограничить канал фотона и уменьшить вероятность его рассеяния и смешивания с другими волнами.

«Мы тщательно изучили, как рассеивается свет, и разместили наши фотоны в разумной точке, где этот механизм рассеяния сведен к минимуму», — говорит Кумар.

«Мы обнаружили, что можем осуществлять квантовую связь без вмешательства со стороны одновременно присутствующих классических каналов».

В то время как другие исследовательские группы успешно передавали квантовую информацию вместе с классическими потоками данных в моделировании Интернета, команда Кумара была первой, кто телепортировал квантовое состояние вместе с реальным интернет-потоком.

Каждый тест еще раз подтверждает, что квантовый Интернет неизбежен, предоставляя инженерам-вычислителям совершенно новый набор инструментов для измерения, мониторинга, шифрования и расчета нашего мира, как никогда раньше, без необходимости заново изобретать Интернет для этого.

По теме: Впервые в мире между квантовыми компьютерами достигнута телепортация

«Quantum» телепортация способна обеспечить безопасную квантовую связь между географически удаленными узлами», — говорит Кумар.

«Но многие люди уже давно предполагали, что никто не будет строить специализированную инфраструктуру для отправки частиц света. Если мы правильно выберем длины волн, нам не придется строить новую инфраструктуру. Классическая связь и квантовая связь могут сосуществовать».

Это исследование было опубликовано в Optica.

Предыдущая версия этой статьи была опубликована в декабре. 2024 год.