Квантовая телепортация впервые была описана в теории в 1993 году группой физиков, работающих под руководством Чарльза Бенетта.

Физическая природа явления заключается в том, что атомы или фотоны, если они «запутаны» на квантовом уровне, находясь на каком угодно расстоянии друг от друга, будут иметь коррелированные (связанные) состояния. При этом измерить их состояние невозможно, не разрушив его. Но, если измерить состояние одной из частиц в запутанной паре, вторая будет иметь состояние, которое учёные будут в состоянии оценить по данным о первой частице. Квантовая телепортация, таким образом, позволяет передать информацию на невероятно большие расстояния и практически мгновенно (так быстро в связанной и разнесённой на некоторую дистанцию паре происходит смена состояний).

Недавно российские физики доказали, что квантовая телепортация может иметь двусторонний характер. Новый прорыв в этой области совершили учёные из Канады и Китая: две независимых группы показали, что квантовая телепортация возможна на расстояние более 10 километров, и это стало новым мировым рекордом.

Исследования проводились в китайском городе Хэфэй и канадском Калгари. Причём физики практически одновременно заявили о том, что им удалось совершить квантовую телепортацию не в лабораторных условиях, а с использованием обычного городского оптоволокна (правда, никакой мешающей дополнительной информации по нему во время экспериментов не передавалось).

Напомним, что отправителя и получателя в квантовой коммуникации называют, соответственно, Алиса и Боб. Они обладают двумя частицами, «запутанными» между собой на квантовом уровне. В стандартной процедуре Алиса проводит измерение состояния первой своей «запутанной» частицы и по классическому каналу связи передаёт эту информацию Бобу. Измерение Алисы изменяет состояние частицы из «запутанной» пары на стороне Боба. Но Боб может реконструировать исходное неизвестное квантовое состояние частицы на своей стороне, используя, в том числе, результаты измерения, полученные от Алисы по классическому каналу связи.

В новом исследовании к паре Алиса-Боб физики добавили промежуточное звено под названием «Чарли», и самые сложные и дорогие компоненты, производящие все замеры и требующие охлаждения до почти абсолютного ноля, перенесли внутрь этого «посредника». В итоге учёными была продемонстрирована телепортация на расстояние более 10 километров.

Основная разница между экспериментами заключается в том, что команда Цзянь-Вэй Паня (Jian-Wei Pan) использовала квантовые биты, а их канадские коллеги под руководством Вольфганга Титтеля (Wolfgang Tittel) – запутанные пары фотонов. Дело в том, что цели у исследований изначально были разными: учёные Хэфэя планируют использовать результаты исследования для усовершенствования квантовых компьютеров, а физики из Калгари – для разработки новых систем квантового шифрования.

Впрочем, пока ни одна из технологий не может применяться на практике: «телепортатор» китайских учёных способен передавать не более двух кубитов в час, а канадцы, хотя и добились передачи около 17 связанных фотонов в минуту, столкнулись с серьёзными ограничениями при практическом применении своей разработки.

По словам физиков, ситуация улучшится только по мере создания более надёжных и «чистых» однофотонных излучателей и приёмников, которые позволят повысить скорость передачи частиц. К перемещению людей, как в «Звёздном пути», нас это вряд ли приблизит, шутят учёные, зато мы станем на шаг ближе к эре квантового интернета и сверхнадёжного квантового шифрования.

Обе статьи научных групп Канады и Китая опубликованы в журнале Nature Photonics: первая и вторая.

Напомним также, что в 2012 году международная команда физиков установила рекорд, осуществив квантовую телепортацию между двумя островами Канарского архипелага на расстояние 143 километра. Правда, тогда они осуществляли передачу прямо через атмосферу.

Источник: VESTI.RU