Прорив у фізиці: вчені навчились телепортувати фотон
- Міжнародна команда вчених вперше здійснила телепортацію квантового стану фотона на відстань 270 метрів, що є ключовим кроком до створення квантового інтернету.
- Експеримент підтвердив можливість передачі квантової інформації між незалежними джерелами з точністю до 82%, що перевищує класичні обмеження.
Міжнародна команда дослідників вперше змогла передати квантовий стан фотона між двома окремими джерелами на відстані 270 метрів. Це важливий крок до створення квантових мереж для безпечного зв’язку.
Міжнародна група вчених, серед яких дослідники з Paderborn University, здійснила першу телепортацію квантового стану фотона між двома незалежними квантовими точками. Йдеться не про фізичне переміщення частинки, а про передачу її властивостей – зокрема поляризації – іншому фотону. Про це пише Sciencedaily.
Дивіться також Бджоли вміють рахувати – нове дослідження
Що означає телепортація фотона і чому це важливо?
Експеримент став важливим кроком до створення масштабного квантового інтернету, який обіцяє надзвичайно захищений обмін даними.
У ході роботи вчені використали відкритий оптичний канал довжиною 270 метрів, що з’єднав два різні джерела фотонів. Таким чином вдалося довести, що квантова інформація може передаватися між незалежними пристроями – це ключова умова для побудови майбутніх квантових мереж.
Дослідження стало результатом майже десятирічної роботи. Команда під керівництвом професора Клауса Йонса співпрацювала з науковцями з Sapienza University of Rome, зокрема групою професора Рінальдо Тротти. Разом вони розробляли методи оптичних вимірювань, аналізу даних і створення квантових джерел світла.
Ключову роль у досягненні відіграло явище квантової заплутаності. Воно дозволяє пов’язувати властивості частинок так, що зміни однієї миттєво відображаються на іншій. Саме це дає змогу передавати інформацію у квантових системах без прямого перенесення об’єктів.
Як пише Scitechdaily, раніше подібні експерименти проводилися лише з фотонами, створеними одним джерелом. Використання окремих квантових випромінювачів довгий час залишалося складним завданням, але тепер його вдалося реалізувати.
Для досягнення результату вчені поєднали кілька технологій: точне створення квантових точок, нанофабрикацію резонаторів і оптичні квантові системи. У роботі також брали участь інші європейські установи, зокрема Johannes Kepler University Linz і University of Würzburg.
Сам експеримент проходив у Римі: між двома будівлями проклали відкритий оптичний канал. Система використовувала синхронізацію через GPS, надшвидкі детектори одиничних фотонів і технології стабілізації для компенсації атмосферних перешкод.
Якість телепортації, відома як точність збереження квантового стану, досягла рівня до 82 ± 1%. Це перевищує класичні обмеження більш ніж на 10 стандартних відхилень, що підтверджує надійність результату.
Наступним кроком стане реалізація так званого "обміну заплутаністю". Це дозволить створити квантові ретранслятори – ключові елементи майбутнього квантового інтернету, які забезпечать передачу сигналу на великі відстані.
Паралельно інша команда з Німеччини також повідомила про схожі результати, використовуючи інший підхід. Разом ці досягнення демонструють швидкий прогрес у квантових технологіях і наближають появу нових систем зв’язку.