|
Крупный прорыв в области квантовой телепортации
|
|
|
|
Согласно новому новаторскому исследованию, была проведена первая успешная демонстрация квантовой телепортации по оптоволоконному кабелю. Прорыв, совершенный инженерами Северо-Западного университета и финансируемый Министерством энергетики США (DoE), открывает новые возможности в области квантовой связи, позволяя комбинировать ее с существующими кабелями, используемыми для обеспечения доступа в Интернет. Этот инновационный подход снижает потребность в дополнительной инфраструктуре, необходимой для квантовых вычислений или технологий квантового зондирования.
|
|
|
|
Команда Northwestern, ответственная за этот прорыв, ранее считавшийся невозможным, заявляет, что их работа демонстрирует следующий этап в использовании единой волоконно-оптической инфраструктуры, которая может объединить как квантовые, так и классические сети.
|
|
|
|
“Наша работа показывает путь к созданию квантовых и классических сетей следующего поколения, использующих единую волоконно-оптическую инфраструктуру”, - сказал Прем Кумар, исследователь из Северо-Западного университета, который руководил недавним исследованием.
|
|
|
|
“По сути, это открывает двери для перехода квантовых коммуникаций на новый уровень”, - сказал Кумар.
|
|
|
|
|
|
|
Прорыв в области квантовой телепортации
|
|
|
|
Квантовая телепортация работает за счет использования уникальных свойств квантовой запутанности, или того, что Эйнштейн называл “пугающим действием на расстоянии”. Поскольку частицы остаются запутанными, даже когда их разделяет значительное расстояние, они могут передавать информацию без необходимости физического переноса.
|
|
|
|
Достижение команды Northwestern является значительным, поскольку эти уникальные свойства, позволяющие осуществлять квантовую телепортацию, позволяют создавать чрезвычайно быстрые новые средства передачи информации на большие расстояния, не требуя прямой передачи.
|
|
|
|
Кумар говорит, что в оптических системах связи все сигналы преобразуются в свет, и хотя для классической связи требуются миллионы световых частиц, квантовая информация зависит от отдельных фотонов.
|
|
|
|
Проводя деструктивное измерение пары фотонов, в которых один из них несет квантовое состояние, а другой связан с другим фотоном, исследовательская группа утверждает, что квантовое состояние может быть передано оставшемуся фотону независимо от расстояния.
|
|
|
|
“Сам фотон необязательно отправлять на большие расстояния, но его состояние все равно в конечном итоге кодируется в удаленном фотоне”, - сказал Джордан Томас, кандидат наук, работающий в лаборатории Кумара и ведущий автор новой статьи, описывающей достижение команды.
|
|
|
|
“Телепортация позволяет обмениваться информацией на большие расстояния, не требуя, чтобы сама информация перемещалась на это расстояние”, - говорится в заявлении Томаса.
|
|
Достижение невозможного
|
|
|
|
Ранее считалось, что использование стандартных оптических кабелей связи, которые уже обеспечивают классическую связь, создаст ограничения в отношении квантовой телепортации, поскольку считалось, что запутанные фотоны “утонут” среди миллионов других присутствующих легких частиц.
|
|
|
|
Чтобы преодолеть это, Кумар и команда инженеров из Северо-Западного университета нашли способ, позволяющий деликатным фотонам избежать этой проблемы, используя определенную длину волны света в качестве пути для их фотонов. Кроме того, команда разработала специальные фильтры, которые они могли бы использовать, чтобы помочь уменьшить количество шума, создаваемого обычным интернет-трафиком, передаваемым по оптическим кабелям.
|
|
|
|
“Мы тщательно изучили, как рассеивается свет, и поместили наши фотоны в точку, где этот механизм рассеяния сведен к минимуму”, - сказал Кумар, что позволило ему и его коллегам-исследователям достичь квантовой коммуникации без помех со стороны классической информации, передаваемой по тем же кабелям.
|
|
|
|
Затем команда протестировала свой метод, используя 30-километровый волоконно-оптический кабель с фотонами, расположенными на обоих концах. После отправки квантовой информации и высокоскоростного интернет-трафика по кабелю команда выполнила протокол телепортации, оценив качество квантовой информации, которая была передана на принимающую сторону, и проведя измерения в промежуточной точке. Это позволило команде подтвердить, что квантовая информация была передана успешно, несмотря на одновременную передачу классической информации.
|
|
|
|
Впервые квантовая телепортация
|
|
|
|
Томас сказал, что достижение команды представляет собой “первую демонстрацию квантовой телепортации в этом новом сценарии”, добавив, что отправка информации таким способом без прямой передачи “открывает двери для еще более продвинутых квантовых приложений, выполняемых без специального оптоволокна”.
|
|
|
|
“Квантовая телепортация способна надежно обеспечить квантовую связь между географически удаленными узлами”, - сказал Кумар об исследовании команды, добавив, что “многие люди долгое время предполагали, что никто не будет создавать специализированную инфраструктуру для отправки частиц света”.
|
|
|
|
В дальнейшем команда планирует проводить свои эксперименты на еще больших расстояниях, используя две пары запутанных фотонов, что позволит им продемонстрировать еще одну потенциальную веху в квантовых приложениях, известную как замена запутанности.
|
|
|
|
Кроме того, команда надеется провести эксперименты с использованием оптических кабелей в реальных условиях за пределами лаборатории.
|
|
|
|
“Если мы правильно выберем длины волн, нам не придется создавать новую инфраструктуру. Классические и квантовые коммуникации могут сосуществовать”, - говорит Кумар.
|
|
|
|
Новое исследование команды, озаглавленное “Квантовая телепортация, сосуществующая с классической коммуникацией по оптическому волокну”, было опубликовано в этом месяце в журнале Optica.
|
|
|
|
Источник
|
