Квантовую телепортацию сделали рекордно надежной

Экспериментальная установка для квантовой телепортации в Токио
Фото: University of Tokyo

Физики из университетов Токио и Майнца сделали квантовую телепортацию фотонов рекордно надежной: в разработанной учеными системе до цели добираются 80 процентов фотонов против обычных одного-двух. Описание нового метода опубликовано в журнале Nature, этой же работе посвящена редакционная статья. Краткое описание эксперимента можно прочитать на сайте университета Гутенберга.

Квантовой телепортацией называют передачу квантового состояния на расстояние по обычным (классическим) каналам. Она требует наличия у отправителя (Алисы) и получателя (Боба) пары квантово запутанных частиц (в данном случае — фотонов), которые используются в качестве вспомогательных.

Проводится она обычно следующим образом: носитель квантового состояния (в данном случае единичный фотон в суперпозиции двух состояний с разным временем прихода) измеряют вместе с вспомогательным фотоном из запутанной пары. Результат измерения посылают Бобу. Боб проводит манипуляцию с собственным запутанным фотоном таким способом, который подсказывает полученный от Алисы результат измерения. В результате Боб получает фотон, имеющий квантовое состояние, идентичное тому, которое имел фотон Алисы до измерения — телепортация состоялась.

Главным недостатком современных систем для квантовой телепортации является ненадежность этого процесса. До сих пор лучшие системы успешно передают только один из сотни фотонов, которые в них попадают. Ученым из Токио и Майнца удалось в восемьдесят раз улучшить это результат за счет того, что они использовали иной метод измерения, которое проводит Алиса и Боб. Грубо упрощая, можно сказать, что их метод подразумевает сжатие света перед измерением, из-за которого фотоны с разным временем прихода (именно они являются носителями) одинаково хорошо измеряются Алисой.

Квантовая телепортация имеет важное значение для создания квантовой связи. Такая связь считается абсолютно надежной, так как не может быть перехвачена злоумышленником без того, чтобы вмешательство было обнаружено.