Американские физики впервые передали квантовое состояние света на расстояние более 30 километров по обычному волоконно-оптическому кабелю, одновременно загруженному интернет-трафиком. Эксперимент считался технически невозможным и открывает путь к созданию квантовых сетей на базе существующей инфраструктуры связи.
Работа опубликована в журнале Optica.Исследование выполнила команда инженеров и физиков под руководством профессора Северо-Западного университета США Према Кумара. Ученым удалось "телепортировать" квантовое состояние одиночного фотона через оптоволокно, по которому параллельно передавались данные со скоростью около 400 гигабит в секунду.
"Это невероятно захватывающе, потому что раньше никто не считал подобное возможным", — отметил Кумар. — "Наша работа показывает путь к объединению квантовых и классических сетей в одной волоконно-оптической системе".
Квантовая телепортация не означает перемещение материи в пространстве. Речь идет о передаче квантового состояния — набора вероятностных характеристик частицы — от одного объекта к другому. Для этого исходное состояние разрушается, а информация о нем переносится на удалённую частицу с помощью квантовой запутанности и классического сигнала.
Главная сложность заключается в том, что квантовые состояния крайне нестабильны. Любые помехи — тепловые колебания, рассеяние света или взаимодействие с другими сигналами — приводят к декогеренции, то есть утрате квантовых свойств. Поэтому долгое время считалось, что квантовая связь требует полностью изолированных каналов.
Команда Кумара решила эту проблему, тщательно подобрав рабочую длину волны и режим передачи, при котором рассеяние света минимально. Это позволило одиночному фотону сохранять свое квантовое состояние даже в условиях интенсивного интернет-трафика.
"Мы детально изучили механизмы рассеяния света и разместили фотоны в диапазоне, где влияние помех минимально", — пояснил Кумар.— "В результате квантовая и классическая связь смогли работать одновременно, не мешая друг другу".
Ранее передача квантовой информации параллельно с обычным интернетом демонстрировалась лишь в лабораторных моделях. Этот эксперимент стал первым подтверждением возможности квантовой телепортации в реальной телекоммуникационной сети.
По мнению авторов, технология может лечь в основу квантового интернета, обеспечивающего сверхзащищенную связь, распределенные квантовые вычисления и новые методы измерений и сенсинга — без необходимости прокладывать отдельные линии связи.
Свежие комментарии