Вчені успішно телепортували квантовий стан світла через понад 30 кілометрів (близько 18 миль) волоконно-оптичного кабелю, незважаючи на інтенсивний потік інтернет-трафіку – інженерне досягнення, яке колись вважалося неможливим.
Ця вражаюча демонстрація, здійснена дослідниками у США в 2024 році, навряд чи допоможе вам телепортуватися на роботу, щоб уникнути ранкових заторів, або швидше завантажувати улюблені відео з котиками.
Однак можливість телепортувати квантові стани через існуючу інфраструктуру є величезним кроком до створення квантових обчислювальних мереж, покращеного шифрування та нових методів сенсорного аналізу.
Прорив у квантовій телепортації
«Це неймовірно захопливо, адже ніхто не думав, що це можливо», – зазначає інженер-комп’ютерник Прем Кумар з Північно-Західного університету, який очолював дослідження.
«Наша робота демонструє шлях до наступного покоління квантових і класичних мереж, які можуть працювати через єдину волоконно-оптичну інфраструктуру. Фактично, це відкриває двері для нового рівня квантових комунікацій».
Технологія квантової телепортації частково нагадує систему транспорту з «Зоряного шляху», де об’єкти зникають в одному місці й миттєво з’являються в іншому. Однак у реальності процес дещо складніший: квантові можливості одного об’єкта руйнуються, але натомість той самий стан відтворюється в іншому місці.
Квантовий стрибок у телекомунікаціях
Передача квантової інформації потребує надзвичайної точності. Квантові стани легко руйнуються через вплив електромагнітних хвиль і теплових збурень. Дослідникам вдалося захистити одиничний фотон, що переносив квантову інформацію, від впливу 400-гігабітного потоку інтернет-даних.
«Ми ретельно вивчили, як світло розсіюється, і знайшли оптимальну точку, де цей ефект мінімізується», – пояснює Кумар.
«Ми довели, що квантова комунікація можлива без перешкод з боку класичних каналів, які працюють одночасно».
Попередні дослідження імітували передачу квантових даних разом із традиційним інтернет-трафіком, але група Кумара стала першою, хто здійснив таку передачу в реальних умовах.
Цей експеримент доводить, що створення квантового інтернету є неминучим. Він надасть інженерам нові інструменти для вимірювань, моніторингу, шифрування та обчислень, не вимагаючи радикальних змін у сучасній телекомунікаційній інфраструктурі.
«Квантова телепортація здатна забезпечити безпечний квантовий зв’язок між географічно віддаленими точками», – підсумовує Кумар.
«Багато хто вважав, що ніхто не створюватиме спеціальну інфраструктуру для передачі квантових частинок світла. Але якщо правильно підібрати довжини хвиль, це не буде необхідним – класичні та квантові комунікації можуть співіснувати».
Це дослідження було опубліковано в журналі Optica.