Впервые в мире: достигнута квантовая телепортация между фотонами, подтверждают ученые

Революционный эксперимент, проведенный командой из Штутгартского университета в Германии, приближает квантовый Интернет на шаг: физики впервые телепортируют квантовое состояние между фотонами, создаваемыми отдельными источниками света.

Это достижение позволяет инженерам передавать квантовую информацию через повторяющиеся станции, состоящие из «квантовых точек», на большие расстояния без потерь или сбоев.

Отправка сигналов на расстояние подвергает риску потери важных элементов информации. В стандартном широкополосном интернет-кабеле световые сигналы, передающие данные, усиливаются с помощью усилителей, но для усиления квантовой информации требуются источники света, которые могут производить практически идентичные фотоны.

Специальные полупроводники, излучающие фотоны с высоким уровнем контроля, могут справиться с этой задачей. Известные как квантовые точки, они способны излучать световые волны на невероятно точных частотах, благодаря чему фотоны из разных точек невозможно отличить друг от друга.

По теме: Впервые квантовая телепортация была достигнута через Интернет

Исследователи теперь телепортировали квантовую информацию между фотонами из двух отдельных квантовых точек, доказывая, что это действительно может работать как способ обеспечения безопасности квантовых данных в сетях.

» во всем мире нам удалось передать квантовую информацию между фотонами, происходящими из двух разных квантовых точек», — говорит физик Питер Михлер из Штутгартского университета.

Хотя телепортация — это термин, который квантовые физики используют для такого рода экспериментов, на самом деле здесь передается квантовое состояние — на самом деле не существует никаких фотонов, которые исчезают в одном месте и материализуются в другом.

Чтобы квантовое состояние могло передаваться между парой фотонов, две частицы должны находиться в нечеткая квантовая форма. Что еще более важно, в остальном они должны быть неотличимы.

Эти качества могут быть легко достигнуты, если они имеют один и тот же источник. Тем не менее, разные источники рискуют производить фотоны с слегка разными характеристиками.

Квантовые точки ограничивают эти характеристики, позволяя телепортироваться между совершенно разными местами с использованием разных источников.

Более того, в экспериментах, проводимых исследователями, использовался стандартный оптоволоконный кабель, подобный тем, которые используются сегодня в онлайн-сетях. Использование существующей инфраструктуры станет ключом к запуску и функционированию квантового Интернета.

«Передача квантовой информации между фотонами из разных квантовых точек — это решающий шаг на пути к преодолению больших расстояний», — говорит Михлер.

Ученые все еще выясняют, какая часть квантового Интернета может зависеть от наших существующих технологий, но квантовый уровень будет иметь важное значение для безопасности и целостности — если мы сможем заставить его работать на достаточно больших расстояниях. В установке для текущего исследования использовалось оптическое волокно длиной около 10 метров (почти 33 фута).

Предстоит еще много работы, и исследователи стремятся увеличить расстояние, на котором это может работать, а также повысить вероятность успешной телепортации, которая в настоящее время составляет чуть более 70 процентов.

«Эти результаты демонстрируют зрелость технологии на основе квантовых точек, являясь важным строительным блоком для будущей квантовой связи», — говорят исследователи. Подведем итоги.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.