Физики совершили прорыв в создании квантовых каналов связи

Международная группа физиков провела телепортацию в квантовую память по обычному оптическому каналу, что приблизило исследователей к созданию устройства для построения квантовых каналов связи.

Квантовой телепортацией называется передача квантового состояния частицы на расстояние. Несмотря на недвусмысленное название, квантовая телепортация нуждается в классическом канале связи для передачи дополнительной информации, чтобы обеспечить воспроизведение исходного состояния получателем.

В качестве квантовой памяти исследователи использовали кристалл иттриевого ортосиликата, допированный ионами неодима. Квантовое состояние передавалось на ионы с помощью фотонов. Поляризация фотонов выступила в роли телепортируемого квантового состояния.

Успешная квантовая телепортация была осуществлена с применением технологии производства запутанных пар фотонов с разными длинами волн – 883 нанометра и 1338 нанометра.

Технология может использоваться для создания квантовых “репитеров” – гипотетических устройств, которые получают и пересылают квантовую информацию, не разрушая её. Эти приборы необходимы для создания и работы квантовых каналов связи.

Учёные описали схему работы телепортации: на объекте А есть одноимённая частица, которую нужно передать на объект B. Для этого создаётся пара запутанных частиц – например, фотонов – B и С.

Частица C уходит на объект В, а на объекте А остаются частицы A и B. Там производится измерение состояния этих частиц, в результате чего их волновые функции коллапсируют.

Объект А передаёт информацию получателю по классическому каналу. Получив её, объект В вычисляет преобразования, которые необходимо сделать над полученной частицей, чтобы та оказалась в квантовом состоянии, аналогичном A.

При этом на объекте В не производят измерение частицы B, сохраняя волновую функцию последней от коллапса.