Учени от Университета в Нанкин направиха важна крачка към реализирането на квантов интернет, като демонстрираха успешна квантова телепортация на фотонен кюбит с телекомуникационна дължина на вълната към твърдотелна квантова памет, съвместима със съвременните оптични комуникационни мрежи.

Този пробив е публикуван в престижното научно списание Physical Review Letters и може да се окаже от ключово значение за създаването на масивни, сигурни квантови мрежи.

Какво е квантова телепортация?

Квантовата телепортация е феномен, при който квантовото състояние на една частица се прехвърля на друга, която е отдалечена, без преместване на самата частица. Този процес използва квантово заплитане и може да осигури незабавно и напълно защитено предаване на данни, което е основата на бъдещия квантов интернет.

Въпреки че тази концепция не е нова, досегашните експерименти в областта са използвали честоти, които не са съвместими с телекомуникационната инфраструктура. Новото изследване преодолява това ограничение, като използва фотони със същата дължина на вълната, която се използва в съвременните мрежи за оптичен интернет.

Ключови елементи в експеримента

Ръководителят на изследването проф. Сяо-Сонг Ма обяснява:

„Квантовата телепортация е мощен инструмент, защото прехвърля квантови състояния, без да се разкрива самата информация. За да мащабираме този процес, интегрирането на квантова памет е решаваща стъпка.“

Изследователският екип използва пет интегрирани системи, включително:

  • Подготовка на входно квантово състояние

  • Източник на заплетени фотони (EPR двойки)

  • Белово измерване

  • Квантова памет, базирана на ербиеви йони

  • Модул за управление на честотата с прецизна настройка

Защо телекомуникационната съвместимост е важна?

Голямото предимство на системата е пълната ѝ съвместимост със съществуващата телекомуникационна инфраструктура. Това означава, че бъдещите квантови мрежи ще могат да използват настоящите оптични кабели и технологии, без нужда от скъпоструваща подмяна.

Така наречените квантови ретранслатори – устройства, които разбиват преноса на информация на по-къси сегменти – ще работят ефективно само ако квантовата памет може да съхранява заплетени състояния в реално време. Именно това показва експериментът на китайските учени.

Пътят напред: По-добра квантова памет

В бъдещите си проучвания екипът планира да:

  • Удължи времето за съхранение на квантова информация

  • Подобри ефективността на квантовата памет, базирана на ербиеви йони

„Нашето изследване показва за първи път квантова телепортация от телекомуникационни фотони към твърдотелна квантова памет. Това е силен аргумент, че квантов интернет не е само теория, а постижима реалност“, заключава проф. Ма.

Заключение

Този научен пробив приближава човечеството до първата практическа реализация на квантов интернет – нова ера в комуникациите, при която данните ще се прехвърлят мигновено и сигурно, благодарение на принципите на квантовата физика. Съвместимостта със съществуващите телекомуникационни технологии прави възможно бързото внедряване на това нововъведение в реалния свят.

Източник: Phys.org