Физики продвинулись в квантовой телепортации

Физики передали квантовые данные по оптоволоконному кабелю на расстояние более 100 километров, побив предыдущий рекорд в четыре раза.

Квантовой телепортацией называется феномен передачи квантовой информации. В упрощенном виде телепортация происходит так: у Алисы (так традиционно называют передающую сторону) есть фотон в определенном состоянии, которое она хочет телепортировать Бобу (так традиционно называют принимающую сторону).

Для осуществления телепортации Боб создает пару запутанных фотонов и посылает один из них Алисе.

Получив запутанный фотон, Алиса запутывает его с тем фотоном, состояние которого хочет передать. Затем она производит измерение своих фотонов и по классическому каналу связи передает результаты измерения Бобу.

Математика, стоящая за описанием этого процесса, такова, что, зная результаты измерения Алисы, Боб может, не разрушая, поправить состояние своего фотона так, что получит в точности исходное квантовое состояние, которое было у Алисы.

Недавние эксперименты позволили достичь дальности телепортации в оптоволокне в 25 километров. При передаче по открытому воздуху ранее была получена дальность в 143 километра, однако использование оптоволоконных кабелей значительно удобнее для практического применения, поэтому расстояние телепортации именно в кабеле имеет решающее значение для развития квантовых технологий.

Теперь физики из американского Национального института стандартов и технологий (NIST) смогли более чем в четыре раза перекрыть этот рекорд. Группа под руководством Хироки Такесуэ смогла осуществить квантовую телепортацию на расстояние в 102 километра.

Это достижение стало возможным благодаря использованию четырех однофотонных детекторов нового типа - на основе сверхпроводящих нанопроводов из кремнистого молибдена - созданных в NIST. Ученые отмечают, что дистанцию 100 километров могут преодолеть только около 1 процента фотонов, поэтому без детекторов, способных уловить экстремально слабый сигнал, успех эксперимента был бы невозможен.

Авторы исследования отмечают, что их разработка позволит создать квантовые повторители, которые смогут "обновлять" квантовые данные, и таким образом заложить основу "квантового интернета", глобальной сети для передачи квантовой информации.

Квантовая телепортация необходима для систем квантовой криптографии и коммуникаций, в частности, с ее помощью можно передавать шифровальные ключи так, что их будет невозможно перехватить.