Международная группа ученых, среди которых исследователи из Paderborn University, осуществила первую телепортацию квантового состояния фотона между двумя независимыми квантовыми точками. Речь идет не о физическом перемещении частицы, а о передаче ее свойств – в частности поляризации – другому фотону. Об этом пишет Sciencedaily.
Смотрите также Пчелы умеют считать – новое исследование
Что означает телепортация фотона и почему это важно?
Эксперимент стал важным шагом к созданию масштабного квантового интернета, который обещает чрезвычайно защищенный обмен данными.
В ходе работы ученые использовали открытый оптический канал длиной 270 метров, соединивший два разных источника фотонов. Таким образом удалось доказать, что квантовая информация может передаваться между независимыми устройствами – это ключевое условие для построения будущих квантовых сетей.
Исследование стало результатом почти десятилетней работы. Команда под руководством профессора Клауса Йонса сотрудничала с учеными из Sapienza University of Rome, в частности группой профессора Ринальдо Тротти. Вместе они разрабатывали методы оптических измерений, анализа данных и создания квантовых источников света.
Ключевую роль в достижении сыграло явление квантовой запутанности. Оно позволяет связывать свойства частиц так, что изменения одной мгновенно отражаются на другой. Именно это позволяет передавать информацию в квантовых системах без прямого переноса объектов.
Как пишет Scitechdaily, ранее подобные эксперименты проводились только с фотонами, созданными одним источником. Использование отдельных квантовых излучателей долгое время оставалось сложной задачей, но теперь ее удалось реализовать.
Для достижения результата ученые соединили несколько технологий: точное создание квантовых точек, нанофабрикацию резонаторов и оптические квантовые системы. В работе также принимали участие другие европейские учреждения, в частности Johannes Kepler University Linz и University of Würzburg.
Сам эксперимент проходил в Риме: между двумя зданиями проложили открытый оптический канал. Система использовала синхронизацию через GPS, сверхбыстрые детекторы единичных фотонов и технологии стабилизации для компенсации атмосферных помех.
Качество телепортации, известное как точность сохранения квантового состояния, достигло уровня до 82 ± 1%. Это превышает классические ограничения более чем на 10 стандартных отклонений, что подтверждает надежность результата.
Следующим шагом станет реализация так называемого "обмена запутанностью". Это позволит создать квантовые ретрансляторы – ключевые элементы будущего квантового интернета, которые обеспечат передачу сигнала на большие расстояния.
Параллельно другая команда из Германии также сообщила о похожих результатах, используя другой подход. Вместе эти достижения демонстрируют быстрый прогресс в квантовых технологиях и приближают появление новых систем связи.