Ноябрь 2024

Достижение физиков Поднебесной открывает совершенно новые перспективы в отрасли. Имея возможность телепортировать фотоны через 100 километров свободного пространства, инженеры смогут создавать квантовые коммуникации при помощи спутников.

О том, что такое телепортация, не знают разве что отшельники. И всё же мы скажем пару слов. Телепортацией в научной фантастике называется перенос некоего объекта из одной точки в другую без фактического пересечения разделяющего их пространства.

Однако физики оперируют другим термином - квантовая телепортация. В этом случае происходит «волшебное» перемещение не самого физического объекта (частицы), а информации, его описывающей. То есть идентичный объект в другом месте как бы перенимает новую «личность».

Телепортация человека является вымыслом, а вот частицы учёные телепортируют с лёгкостью. Осуществляется перенос благодаря свойствам частиц - для этого их квантово запутывают. Опыты такого рода проводят с 1997 года, а недавно физикам-оптикам удалось создать «квантовую сеть», которая связала частицы по две стороны улицы - получилось около 60 метров «пути». Для передачи свойств частиц использовалось оптическое волокно, однако оно разрушает «хрупкую» запутанность фотонов (происходит взаимодействие с материалом канала) и не даёт преодолеть расстояние более одного километра.

Исследователи из Шанхайского университета науки и технологии (USST) пошли дальше - они поначалу отправили фотоны на расстояние 16 километров через атмосферу, а потом и на 97 километров через воды озера.

Китайские учёные использовали для этого излучение 1,3-ваттного лазера и оптические приборы. Они смогли отправить луч и получить его. Основной проблемой на их пути было расширения пучка лазерного луча. Оно приводило к значительным потерям самих фотонов и разрушению квантовой запутанности - по мере распространения фотоны попросту расходились в стороны и проходили мимо цели.

Инженеры Поднебесной преодолели это препятствие, используя направляющий луч. В результате за 4 часа работы им удалось телепортировать 1100 фотонов со средней точностью 80,4%.

Для сравнения: подобное «ослабление» пучка могло бы произойти, если бы мы при помощи 20-сантиметровой оптики направляли поток фотонов с Земли на спутник, кружащий по орбите на расстоянии 500 километров.

«Удачная телепортация при таких потерях в комбинации с нашей технологией открывает возможность спутниковой квантовой телепортации на очень большие расстояния», - подводят итог исследователи в своей статье (читайте препринт на сайте arXiv.org).

Отметим, что квантовая телепортация имеет важное практическое значение, она пригодится в квантовой криптографии, секретность этого метода шифровки и передачи информации считается практически идеальной.