Учені здійснили квантову телепортацію: як вона дасть змогу створити надшвидкий інтернет

Команда Школи інженерії Маккорміка Північно-Західного університету в США зуміла телепортувати частинку приблизно через 30 км у рамках інфраструктури громадського інтернету.

Вони опублікували результати свого дослідження в рецензованому журналі Optica.

Відомий фізик Альберт Ейнштейн уперше описав у 1930-х роках властивість квантової заплутаності, зокрема, той факт, що частинки можуть відчувати незрозумілий, невидимий зв'язок навіть через величезні відстані. Коли положення, орієнтацію та інші властивості частинки передають заплутаній частинці десь іще, частинка, що приймає, негайно набуває характеристик вихідної. Явище називають квантовою телепортацією і планують використовувати для миттєвої передачі даних на величезні відстані.

Дослідники і вчені використовували знання про заплутаність для телепортації частинок з моменту першого успішного експерименту в 1997 році, але передача інформації неймовірно тендітна і схильна до загасання сигналу і декогеренції (коли квантова система руйнується і може бути пояснена за допомогою класичної фізики) під час взаємодії з іншими хвильовими формами і полями. Це означає, що єдині реальні історії успіху досі були пов'язані з надсиланням інформації про заплутані частинки виділеними каналами, такими як автономні оптоволоконні з'єднання.

Теоретично, квантові та звичайні інтернет-мережі працюватимуть завдяки одним і тим самим оптичним волокнам, однак велика кількість сигналів можуть перервати крихкий квантовий стан. У новій роботі американські вчені використали для цього звичайну оптоволоконну інтернет-мережу, якою вже користуються люди. Дослідники виявили, що якщо вони запускають фотон, використовуючи правильні умови, вони можуть мінімізувати шлях, пройдений сигналом, тим самим зменшуючи перешкоди, з якими він зіткнеться.

"Ми повідомляємо, наскільки нам відомо, про першу демонстрацію квантової телепортації волокнами, що передають звичайний телекомунікаційний трафік. Передача квантового стану досягається по волокну завдовжки 30,2 км, що передає класичний трафік C-діапазону 400 Гбіт/с, з виміром стану Белла, який виконують у середній точці волокна", — написали вони в статті.

Дослідження показало, що точність добре підтримується за підвищеної потужності запуску C-діапазону 18,7 дБм для одноканального сигналу 400 Гбіт/с, який, за прогнозами, може підтримувати кілька класичних каналів. Загальна швидкість передачі даних може становити багато терабіт на секунду.

Як коментує видання Popular Mechanics, команда з Північно-Західного університету здійснила науковий прорив. Через те, наскільки крихким є процес квантового передавання, вчені тривалий час припускали, що наступне покоління інтернет-трафіку, квантове за своєю природою, не зможе співіснувати з даними, які сьогодні несуть потокові трансляції серіалів, текстові повідомлення та онлайн-транзакції банків. Деякі експерименти змогли зберегти когерентність заплутаного сигналу через змодельовані інтернет-потоки інформації, але ніколи через сам інтернет.

Досягнення дасть поштовх розвитку квантових обчислень, які давно проводять усередині окремо взятих пристроїв, де канали даних ретельно керують і контролюють, але поки що не можуть передавати назовні і назад. Квантовий інтернет дасть змогу створювати значно потужніші додатки. У Popular Mechanics передбачають появу поліпшеної криптографії, просунутого штучного інтелекту, який навчається експоненціально швидше і краще, засобів для точного моделювання складних систем.