Исследователи успешно осуществили квантовую телепортацию – мгновенную передачу квантового состояния – по более чем 30 километрам активного оптоволоконного кабеля, несущего обычный интернет-трафик. Этот прорыв, опубликованный в Optica в декабре 2024 года, демонстрирует путь к интеграции квантовой связи в существующую инфраструктуру.
Почему Это Важно
Квантовая телепортация – это не о перемещении людей или данных, как это изображается в научной фантастике. Вместо этого, речь идёт о передаче состояния квантовой частицы. Это критически важно по нескольким причинам:
- Безопасная Связь: Квантовые сети предлагают теоретически невзламываемое шифрование.
- Распределённые Вычисления: Подключение квантовых компьютеров позволяет достичь экспоненциально более быстрой обработки.
- Продвинутые Сенсоры: Точные квантовые измерения могут произвести революцию в таких областях, как медицина и материаловедение.
Ключевой момент заключается в том, что это было сделано с использованием реальных интернет-линий, а не изолированных лабораторных установок. Предыдущие попытки были ограничены контролируемыми средами или симуляциями.
Сложности Реальной Телепортации
Основное препятствие – декогеренция – тенденция квантовых состояний разрушаться до классической информации из-за внешних помех. Представьте себе хрупкое квантовое состояние как тонкий фрагмент информации, который легко уничтожить даже небольшими возмущениями. Попытка отправить это по оптоволоконному кабелю, гудящему миллиардами других сигналов (банковские транзакции, видео, электронная почта), похожа на попытку прошептать в урагане.
Прем Кумар из Северо-Западного университета и его команда преодолели это, используя:
- Стратегический Выбор Длины Волны: Выбор определенных частот света для минимизации рассеяния и помех.
- Ограничение Канала: Тщательный контроль траектории фотона для уменьшения нежелательных взаимодействий.
Как объясняет Кумар: «Мы тщательно изучили, как рассеивается свет, и поместили наши фотоны в выгодную точку, где этот механизм рассеяния сведен к минимуму».
Как Это Работает (Упрощённо)
Квантовая телепортация не предполагает перемещения самой частицы. Вместо этого, она использует квантовую запутанность – жуткую связь между двумя частицами, независимо от расстояния.
- Состояние исходной частицы измеряется, уничтожая оригинал.
- Это измерение отправляется (классическим путём) на принимающую сторону.
- Запутанная парная частица затем вынуждена принять то же состояние.
Это не быстрее скорости света; информация всё равно передаётся со скоростью света. Однако это позволяет осуществлять безопасную и мгновенную передачу состояния.
Будущее Квантовых Сетей
Этот эксперимент – крупный шаг к квантовому интернету. Он подразумевает, что нам не нужно полностью перестраивать существующую инфраструктуру для создания квантовых сетей. Квантовая и классическая связь могут сосуществовать на одних и тех же оптоволоконных линиях, если правильно управлять длинами волн.
«Многие долгое время предполагали, что никто не будет строить специализированную инфраструктуру для отправки частиц света. Если мы правильно выберем длины волн, нам не придётся строить новую инфраструктуру. Классическая и квантовая связь могут сосуществовать». – Прем Кумар
Это делает практический квантовый интернет гораздо более достижимым, ускоряя разработку технологий, которые полагаются на квантовую связь. Исследование показывает, что квантовый интернет – это больше не отдалённая мечта, а быстро приближающаяся реальность.
