Высокоточная квантовая телепортация открывает путь для квантового интернета

Коммуникационная сеть, функционирующая по законам квантовой механики, обеспечивает намного более быструю и защищенную передачу информации, чем существующие каналы связи. Принцип работы квантового интернета основан на квантовой запутанности. Она подразумевает, что квантовые состояния нескольких

Принцип работы квантового интернета основан на квантовой запутанности. Она подразумевает, что квантовые состояния нескольких частиц могут быть взаимосвязаны (запутаны) так, что изменение состояния одной из них приводит к мгновенной смене состояния других вне зависимости от расстояния между ними. Этот процесс задействуется в квантовой телепортации.

Для обмена информацией в квантовых сетях используются поляризованные фотоны. Но их неустойчивость усложняет создание стабильной связи, особенно при большой дальности.

Группе исследователей из лаборатории «Фермилаб», компании AT&T, Калифорнийского технологического института, Лаборатория реактивного движения НАСА, Гарвардского университета и канадского Университета Калгари удалось передать данные более чем на 44 км с рекордной точностью свыше 90%.

Чтобы достичь такого результата, специалисты добавили третий «узел» (C) между отправителем (A) и получателем (B). При передаче информации от A к B оба они сначала отправляют фотоны к C. Причем в получателе, B, остается фотон, запутанный с частицей, отправленной к C.

Фотоны, высланные из A и B, встречаются в узле C и запутываются. За счет этого информация от фотона A передается фотону, отправленному из B. Изменение его состояния за счет запутанности передается частице, оставшейся в B. Таким образом, происходит квантовая телепортация без непосредственного обмена частицами между отправителем и получателем. Статья, посвященная эксперименту, опубликована в журнале PRX Quantum.

Расстояние в 44 км — не самый высокий показатель. В 2015 году была проведена квантовая телепортация на 100 км с помощью оптического волокна, а в 2017 году в Китае установили рекорд в 1200 км, использовав космический спутник в качестве квантового повторителя.

Однако новое исследование показало недостижимую ранее для такой дальности точность в 90%. Для сравнения, при передаче информации на 100 км этот показатель находится на уровне 80%. Причем экспериментальная установка была собрана в основном из серийных компонентов. То есть для создания квантового интернета не понадобится внедрение новых устройств.

Источник: inqnet.caltech.edu