Физики из КНР и Канады провели “городскую” телепортацию

Сразу две группы ученых из Китая и Канады заявили об успешном завершении экспериментов по телепортации частиц на 6 и 7 километров, используя обычные “городские” каналы оптоволоконной связи, говорится в статьях, опубликованных в журнале Nature Photonics.

Квантовая телепортация была впервые описана на теоретическом уровне в 1993 году группой физиков под руководством Чарльза Бенетта. По их идее, атомы или фотоны могут обмениваться информацией на каком угодно расстоянии в том случае, если они были “запутаны” на квантовом уровне.

Для осуществления этого процесса необходим обычный канал связи, без которого мы не можем прочитать состояние запутанных частиц, из-за чего такую “телепортацию” нельзя использовать для передачи данных на астрономические расстояния. Несмотря на такое ограничение, квантовая телепортация чрезвычайно интересна физикам и инженерам по той причине, что ее можно использовать для передачи данных в квантовых компьютерах и для шифрации данных.

Физики из университета Хэфэя (Китай) и университета (Калгари) одновременно заявили о том, что им удалось совершить подобную телепортацию не в лаборатории, а используя “нормальное” городское оптоволокно, используя необычную методику проведения подобной “транспортировки”.

В классической процедуре квантовой телепортации участвует две стороны, отправитель-“Алиса” и получатель-“Боб”. Если “Алиса” хочет телепортировать какую-то другую частицу “Бобу”, то она одновременно замеряет состояние, в котором находились обе ее частицы, и передает результаты замера по обычной линии связи “Бобу”.

Во время этого замера связь между “запутанными” частицами разрушается, и частица “Боба” переходит в те состояния, в которых находилась частица “Алисы” во время телепортации. Чтобы узнать, в каком именно состоянии она находилась, необходимы данные замеров, которые “Боб” может использовать для получения данных о свойствах частицы.

Ученые из Китая и Канады добавили в эту схему еще третьего “игрока” – промежуточное звено “Чарли”, имитирующее передаточное звено в будущей квантовой компьютерной сети или центральный процессор квантового компьютера, соединенный с банками памяти в виде “Алисы” или “Боба”.

Добавление “Чарли”, как пишут Цзян-Вэй Пань (Jian-Wei Pan) из университета Хэфэя и Вольфганг Титтель (Wolfgang Tittel) из университета Калгари, позволило им перенести все самые сложные и дорогие компоненты, производящие все квантовые замеры и требующие охлаждения до почти абсолютного ноля, внутрь этого “посредника”. Это заметно упростило работу “телепортатора” и понизило стоимость “Алисы” и “Боба”.

Китайские ученые телепортировали кубиты при помощи одиночных фотонов, а их канадские коллеги – при помощи запутанных пар фотонов, так как они преследовали разные цели. Так, физики из Хэфэя планируют использовать свое “ноу-хау” для создания квантовых компьютеров, а их конкуренты из Калгари – для разработки новых систем квантового шифрования.

Пока ни та, ни другая технология не пригодны для практического использования – “телепортатор” китайских ученых передает не более двух кубитов в час, а разработка их коллег из Канады передает около 17 связанных фотонов в минуту, но при этом имеет сильные ограничения для использования на практике.

Как надеются физики, в ближайшие годы ситуация улучшится на порядки по мере создания более чистых и надежных однофотонных излучателей и приемников фотонов, которые позволят обмениваться телепортируемыми частицами на более приемлемых скоростях. Когда эти проблемы будут решены, на Земле может появиться первый квантовый интернет, заключают физики.