В знаковом достижении исследователи из Университета Нортвестерн сделали значительные шаги в области квантовой телепортации, концепции, когда-то отведенной для научной фантастики. Опубликованное в журнале Optica, это достижение позволяет передавать квантовые данные по существующим оптоволоконным сетям, что знаменует собой поворотный момент в телекоммуникациях.
Принцип квантовой телепортации основан на квантовой запутанности, при которой две частицы остаются внутренне связанными независимо от расстояния. Эта связь позволяет мгновенно обмениваться информацией. Исторически сложилось так, что применение этой технологии в классических сетях сталкивалось с проблемами из-за помех, влияющих на связь запутанных фотонов.
Финансируемая Министерством энергетики США, исследовательская группа выявила конкретную длину волны света, которая значительно снижает помехи. Этот прорыв позволил фотонам поддерживать свою связь и передавать информацию с высокой точностью, даже в условиях обычного трафика данных. Успешно построив оптоволоконный кабель длиной 30 километров, они одновременно передавали интернет-трафик и квантовые данные. По словам руководителя проекта профессора Према Кумара, результаты были замечательными: квантовая информация достигала своей цели без значительной деградации, что ранее считалось невозможным.
Кумар заявил: "Этот прогресс открывает двери для повышения уровня квантовых коммуникаций," позволяя сосуществование классических и квантовых систем в одной инфраструктуре. Это представляет собой ключевой шаг к более быстрым, безопасным и доступным коммуникационным сетям.
Недавний прогресс в квантовой телепортации является не только техническим достижением, но и практическим решением с глубокими последствиями для будущего коммуникаций. Этот этап особенно примечателен своей способностью использовать существующую сетевую инфраструктуру, избегая необходимости создания эксклюзивных систем для передачи квантовых данных.
Выбор подходящих длин волн устраняет одно из самых значительных препятствий для широкомасштабной реализации, что делает квантовую телепортацию осуществимой в реальных сценариях. Возможная интеграция этой технологии в существующие оптоволоконные сети открывает двери для разнообразных и революционных приложений квантового взаимодействия.
Это достижение становится еще более значимым в контексте Международного года квантовой науки и технологий, назначенного Организацией Объединенных Наций на 2025 год, который стремится подчеркнуть научные достижения, которые будут способствовать технологическому развитию в ближайшие десятилетия. Физик Джим Аль-Халили отметил, что это открытие демонстрирует, что квантовые коммуникации больше не являются лишь теоретическим концептом. Оно также подчеркивает важность междисциплинарного сотрудничества и государственного финансирования в исследованиях с высоким риском.
Интеграция этой технологии в существующие сети может трансформировать другие сектора квантовой науки. Аль-Халили подчеркнул, что это достижение является "критическим доказательством того, что квантовая телепортация осуществима в практических условиях, выходящих за рамки экспериментальной сферы." Следующей целью команды является проведение масштабных испытаний в реальных условиях, выходящих за пределы контролируемых лабораторных условий. Они также планируют внедрить дополнительные пары запутанных фотонов, что является важным шагом для повышения качества и безопасности передач через явление, известное как "обмен запутанностью."