Учени извършиха телепортация на фотони в метрополис
Овладяването на технологиите за телепортиране на квантовото състояние на частиците на големи разстояния обещава създаването на нов тип комуникационни мрежи, високоскоростни и практически недостъпни за хакване. В последния брой на списаниетоNature Photonicsдва екипа за разработка наведнъж съобщиха за голям успех в тази посока: канадски учени са постигнали фотонна телепортация на 6,2 километра, а колегите им от Шанхай - 14,7 километра в модерен метрополис.
Телепортационните технологии се основават на феномена на квантовото заплитане, при който състоянията на две (или повече) частици стават взаимозависими. Всички промени, които се случват с частица, незабавно засягат всички останали, "заплетени" с нея. За да телепортира фотон 1 през квантов комуникационен канал, приемникът на сигнала (традиционно наричан Боб) трябва предварително да подготви двойка заплетени фотони 2 и 3 и да предаде един от тях на подателя (Алиса). Алис има два фотона (1 и 3) и тя измерва квантовото им състояние, предавайки резултата на Боб чрез обичайния комуникационен канал. Измерванията на Алис на фотон 3 се отразяват в заплетения фотон 2, който остава при Боб. Това позволява на Боб да възстанови първоначалното състояние на фотон 1.
На практика такава система обикновено е организирана така, че фотонът 2 на Боб да придобие същата поляризация като оригиналния фотон 1 на Алис. В този случай самият фотон 1 е унищожен и Боб има фотон, който е идентичен с него. За съжаление многобройните технически проблеми досега затрудняват поддържането на заплетеното състояние на частиците за достатъчно дълго време, както и тяхното пренасяне.
Диаграмата показва: Алис (A), Боб (B), заплетена двойка частици (EPR), квантова (пунктирана линия) и класическа (двойна права линия)линия) комуникационни канали
Първите подобни експерименти бяха проведени през 1997 г., когато фотон беше телепортиран на няколко милиметра. През 2012 г. австрийски физици успяха да увеличат това разстояние до повече от 143 километра, като демонстрираха квантова комуникационна система между двойка острови в Канарския архипелаг. В ново проучване екипът на Волфганг Тител (Wolfgang Tittel) от университета в Калгари постигна телепортация на 6,2 километра, използвайки конвенционални оптични линии за градска комуникация за работа. По същото време групата на Jian-Wei Pan от Университета за наука и технологии на Китай проведе подобни експерименти в Хефей. „Пропускателната способност“ на канала за канадците се оказа по-висока (17 фотона в минута), но техните китайски колеги постигнаха 50% надеждност на комуникацията, докато в Калгари беше възможно успешно предаване и четене на резултата само за около една четвърт от предадените фотони.
Наблюдателите единодушно обявиха тези резултати за пробив, много по-важен от експериментите на Канарските острови, извършени с помощта на мощни лазери. Конвенционалните комуникационни линии са подложени на термичен шум, който причинява постоянни микроскопични промени в дължината на кабела. Това не засяга работата на традиционните комуникационни системи, но за да създадат квантов канал, Тител, Пан и техните колеги трябваше да решат редица сложни технически проблеми, компенсирайки тези колебания.
Преди това физици от Националния институт за стандарти и технологии на САЩ (NIST) демонстрираха успешна оптична телепортация на повече от 100 километра, но работата беше извършена с помощта на специална комуникационна линия и само около 1% от фотоните бяха успешно предадени. Подробности за квантовото заплитане, телепортацията, Алис и Боб могат да бъдат намерени внашата "Квантова азбука".