Квантовая механика описывает физические свойства природы в атомном и субатомном масштабе. В том числе, она объясняет природу фотонов - мельчайших элементарных частиц, которые принято называть квантами электромагнитных полей, включая световые и радиоволны.
Квантовые технологии, как правило, для перемещения информации используют особые частицы - кубиты, состоящие из единичных атомов, электронов или протонов. Квантовая телепортация - это точная передача неопределенного квантового состояния частицы в удаленную систему, а также ключевой элемент для передачи информации на большие расстояния посредством квантового Интернета.
Квантовые сети обладают тремя замечательными свойствами: невозможностью клонирования, запутанностью и суперпозицией (чем не могут похвастать обычные интернет-сети). Квантовое состояние фотонов нельзя точно определить (измерить) без риска разрушить его, что исключает любую попытку сделать это. В результате, квантовое состояние остается неизвестным, а это значит, что нет никакой возможности скопировать его. Следовательно, хорошо спроектированная квантовая сеть по своей сути защищена от клонирования.
Основная цель квантовой сети — позволить кубитам на одном устройстве связываться с кубитами на другом устройстве. И в этом случае запутанность служит на благо шифрованию передаваемых данных. Запутанные пары фотонов на разных устройствах коррелируют друг с другом, поэтому многократное считывание квантовых состояний кубитов позволяет создавать секретные коды. Кроме того, корреляция запутанных фотонов применима независимо от того, насколько далеко они друг от друга находятся.
Группа из Делфтского технического университета (Нидерланды) научилась телепортировать квантовое состояние одиночного фотона на оптомеханическое устройство, состоящее из миллиардов атомов. Речь идет об оптическом приборе, который управляет механическим движением частиц в квантовом режиме. По словам ученых, это достижение можно применять в усилителях сигнала — специальных узлах, хранящих данные перед тем, как они телепортируются на следующие узлы. Такие устройства еще и выполняют функцию «квантовой памяти». Исследователи поделились результатами тестов в журнале Nature Photonics.
Исследователи создали фотонный кубит, закодированный в произвольном состоянии, а затем перенесли его через десятки метров оптоволокна, чтобы путем телепортирования скопировать это состояние в квантовую память из двух кремниевых резонаторов размером около 10 мкм. Информация сохранялась в подпространстве этих структур до тех пор, пока ученые ее не восстановили. Авторы статьи подчеркнули, что технологию телепортации можно использовать для работы с оптическими сигналами любой длины при минимальных потерях, в том числе и с телекоммуникационным оптоволокном.
Именно эта длина волны приводит к самым низким потерям при передаче, обеспечивая максимальное расстояние между узлами ретранслятора.
