Револююционен експеримент, ръководен от екип на Университета в Щутгарт, Германия, ни доближава до квантовия интернет с една идея повече. За първи път физици са телепортирали квантово състояние между фотони, произведени от отделни светлинни източници.
Постижението дава възможност инженерите да прехвърлят квантова информация през повтарящи станции, съставени от „квантови точки“, на големи разстояния, без загуба или смущения.
Изпращането на сигнали на дълги разстояния крие риск от загуба на ключови елементи от информацията. В стандартните интернет кабели светлинните сигнали, които носят данни, се усилват чрез усилватели, но за усилване на квантова информация са необходими източници на светлина, способни да произвеждат практически идентични фотони.
Специални полупроводници, които излъчват фотони с много висока степен на контрол, биха могли да свършат тази работа. Тези т.нар. квантови точки могат да излъчват светлинни вълни с изключително прецизни честоти, което прави фотоните от различни точки неразличими един от друг.
Сега изследователите са телепортирали квантова информация между фотони от две отделни квантови точки – доказателство, че този метод действително работи за запазване на квантовите данни безопасни и сигурни в мрежите.
„За първи път в света успяхме да прехвърлим квантова информация между фотони, произхождащи от две различни квантови точки,“ казва физикът Петер Михлер от Университета в Щутгарт.
Ето как точно е бил устроен експериментът. (Strobel et al., Nat. Commun., 2025)
Макар физиците да използват термина телепортация за подобни експерименти, това, което всъщност се прехвърля, е квантово състояние – няма фотони, които „изчезват“ на едно място и „се появяват“ на друго.
За да бъде прехвърлено квантово състояние между чифт фотони, частиците трябва да бъдат в „замъглена“ квантова форма. И още по-важно – трябва да бъдат неразличими по всички останали свойства.
Тези условия са лесни за постигане, когато фотоните идват от един и същ източник. Различните източници обаче могат да произвеждат фотони с фини, но важни разлики.
Квантовите точки ограничават тези характеристики, което позволява телепортация между напълно отделни места, използващи различни източници.
Освен това експериментите на изследователите са проведени със стандартен оптичен кабел, същият вид, който се използва в днешните онлайн мрежи. Използването на съществуваща инфраструктура ще бъде ключово за въвеждането на квантовия интернет.
„Прехвърлянето на квантова информация между фотони от различни квантови точки е решаваща стъпка към преодоляване на по-големи разстояния,“ казва Михлер.
Учените все още изясняват доколко квантовият интернет може да се опира на нашата съвременна технология, но квантовият слой ще бъде жизненоважен за сигурността и целостта на данните – ако успеем да го накараме да работи на достатъчно големи разстояния. Настоящото изследване е използвало оптично влакно с дължина около 10 метра.
Има още много работа за вършене: изследователите се стремят да увеличат разстоянието, на което методът работи, както и да подобрят успеваемостта на телепортацията, която в момента е малко над 70 процента.
„Тези резултати демонстрират зрелостта на технологията, базирана на квантови точки, и показват важен градивен елемент за бъдещите квантови комуникации,“ заключават изследователите.
Изследването е публикувано в Nature Communications.
