Повторител на заплетени фотони може да ги телепортира“ на разстояние

Повторител на заплетени фотони може да ги „ телепортира “ на разстояние от 50 км
(снимка: Harald Ritsch/University of Innsbruck)

Изследователи от Австрия сътвориха повторител на заплетени квантови положения и съумяха да ги телепортират посредством оптични нишки на разстояние от 50 км, което се смята за огромен прогрес по пътя към квантовите мрежи.

Ако квантовите компютри следват пътя на развиване на класическите системи, тогава идната стъпка за тях ще бъде работа в мрежа, в това число световна. За да се заплитат кубитите на един компютър с кубитите на различен, е належащо прекачване на квантови положения.

Докато на дребни дистанции това може да се направи относително по-лесно, то предаването на квантови положения на десетки, стотици и хиляди километри е задача, която изисква специфични ретранслатори. Обнадеждаваща разработка в тази посока демонстрираха учени от Австрия.

Проблемът с повторителите на квантови положения е, че всяко премерване на квантовите характерности на даден обект води до колапс на всички други положения. Такава физика доста усложнява квантовото систематизиране на ключовете и квантовата криптография.

Допълнителен проблем е фактът, че прехвърлянето на квантови положения би трябвало да се осъществя в съществуващата кабелно-оптична инфраструктура и да работи както на пасивно, по този начин и на интензивно съоръжение. По-просто казано, фотон, носещ квантово положение, би трябвало първо да бъде преобразуван във фотон със общоприета периодичност за предаването му през оптика, където има разнообразни условия за дължини на вълните, и по-късно би трябвало да се направи противоположната промяна.

Учени от австрийския университет в Инсбрук съумяха да извършат сходен трик. Те сглобиха повторител на заплетени фотони и демонстрираха „ телепортация “ на заплитането на разстояние от 50 км. Тук не става въпрос за транспорт на информация, която може да бъде дешифрирана по един или различен метод, а за транспорт на квантово положение (обикновено приказваме за премерване на спина – ориентацията на магнитния вектор на обикновена парченце ).
още по темата
Един от фотоните може да бъде 0, 1 или безконечен брой междинни стойности, само че при премерване на неговите характерности, вторият фотон незабавно демонстрира противоположната стойност на измервания параметър.

Учените са употребявали макари с два обособени оптични кабела с дължина 25 км. Повторител с квантова памет свързва тези два сегмента по средата. Квантовата памет под формата на калциеви йони в оптичен капан (резонатор) играе ролята на устройство за предпазване при положение на загуба на фотони по време на предаване, само че най-важното – тя е основен детайл в обмена на заплетени положения сред фотони в един и различен сегмент на оптичното влакно.

Всеки от калциевите йони излъчи фотон. Тези фотони се разпръскват по своите кабели (мрежови сегменти) и в това време остават заплетени всеки със собствен йон. Преди изпращане на фотона към другия завършек на влакното, той бива преобразуван във фотон с дължина на вълната 1550 нм, тъй че да дава отговор на настоящия стандарт в телекомуникациите. След това калциевите йони се заплитат един в различен.

Експериментът сподели, че заплитането на йони в ретранслатора води до синхронно усложнение на фотони, или по-просто казано, до незабавно предаване на заплитането по оптичен кабел с дължина 50 км.

След извършените опити учените стигат до извода, че е належащо наново предаване на квантови положения на всеки 25 км. Това ще отговори най-добре на условията за поддържане на висока продуктивност и допустимо минимум неточности.