Прорывная демонстрация приближает квантовый Интернет к реальности
Команда ученых из Отдела экспериментальной физики в Университете Инсбрука и в Австрийской академии наук сумела добиться рекордной передачи квантовой запутанности между веществом и светом, приближая возможность сверх-безопасного квантового Интернета. к реальности.
Впервые свет, перепутанный с квантовой информацией, покрыл расстояние в 50 километров (км) с помощью оптоволоконных кабелей. «Это на два порядка больше, чем было возможно ранее, и это практическое расстояние для начала создания междугородных квантовых сетей», - говорит физик-экспериментатор из Инсбрука Бен Ланьон, возглавлявший исследование.
В отличие от современного взломанного интернета и его многочисленных уязвимостей, которые легко проникнуть, основанная на квантовой технологии интернет-сеть может обеспечить такой уровень скорости, конфиденциальности и бесперебойной безопасности, которого невозможно достичь с помощью современного интернета.
Однако, основываясь на теореме об отсутствии клонирования в квантовых вычислениях, квантовая информация не может быть скопирована. Это значит, что он не будет работать через ваш роутер. Такая информация должна переноситься « запутыванием », особым состоянием двух квантовых битов - обычно электронов или фотонов и иначе называемых кубитами - которые могут быть поляризованы в двух разных измерениях одновременно. Эти частицы могут мгновенно обмениваться информацией, даже находясь на большом расстоянии друг от друга ( Эйнштейн назвал это странное явление «пугающим действием на расстоянии» ).
Итак, команда Ланьона начала эксперимент с ионом кальция. Подвешив его в ионной ловушке, они взорвали его лазерными лучами. Этот процесс позволил им записать квантовое состояние на ион - заставить его излучать фотон, фундаментальные частицы видимого света. Создание этого фотона, который получил то же квантовое состояние, что и ион, позволило двум частицам запутаться.
Но проблема осталась в усилении и передаче фотона по оптоволоконным кабелям. Ланьон сказал, что фотон, испускаемый ионом кальция, имеет длину волны всего 854 нм (нм). Его необходимо было преобразовать в текущую стандартную длину волны для телекоммуникаций 1550 нм. Чтобы добиться конверсии, команда должна была провести фотон через нелинейный кристалл, освещенный мощным лазером. Как только желаемая длина волны достигнута, исследователи посылают фотон через стандартную оптоволоконную линию длиной 50 километров.
Испытания показали, что не только квантовый свет, представляющий частицу, смог пережить 50-километровое путешествие по оптическому кабелю, но и сделал это, сохранив свое запутанное состояние с легкой частицей.
Растяжка дальше
Такие обнадеживающие результаты, которые сделали новое расстояние рекордным для запутывания света и материи, проложат путь для практического использования квантовой связи на большие расстояния. Фактически, Ланьон говорит, что он и его команда теперь хотят, чтобы такая частица проходила через оптоволоконный кабель длиной 100 км.
Хотя до полностью реализованной квантовой сети еще много лет, недавние прорывы в передаче и манипулировании квантовой информацией позволяют предположить, что практические квантовые сети находятся в пределах досягаемости. Что еще более важно, так это то, что новые знания помогут нашему пониманию квантовой механики по-новому, приблизив нас к практическому и неиссякаемому будущему квантовому интернету.
Исследование было недавно опубликовано в журнале « Квантовая информация » под заголовком «Запутанность светового вещества на 50 км оптического волокна».