Квантовите състояния могат да се предават по обикновени комуникационни канали
(снимка: CC0 Public Domain)
Американски учени са извършили за първи в света квантова телепортация през интернет кабел, зареден с външен трафик. Екипът от Северозападния университет е успял да предаде заплетените състояния на два фотона на разстояние от 30,2 км по същото оптично влакно, през което се обменят обикновени данни, и след това да запише факта на колапса на вълновата функция и мигновеното телепортиране на квантово състояние.
В научната общност все още има сериозни съмнения дали е възможно да се използват обикновени комуникационни канали за прехвърляне на квантови състояния – с други думи, да се създаде глобален квантов интернет, без да се разгръща нова отделна инфраструктура. Изследването на американските учени, публикувано в научното издание Optica, предполага, че квантовите данни могат да се предават по съществуващи оптични комуникационни линии.
Лабораторният експеримент е проведен върху макара от оптичен кабел с дължина 30,2 км. На следващ етап учените ще се опитат да телепортират квантови състояния чрез истинска интернет мрежа.
Доколкото е възможно в лабораторни условия, изследователите възпроизвеждат работата на интернет при нормални условия. Кабелът е пренасял интернет трафик с честотна лента от 400 Gbit/s в C-обхвата. Основната задача на учените е била да се избере такъв честотен диапазон за два заплетени фотона, че техните състояния да не бъдат унищожени преди измерването (преди завършване на предаването към другия край). Учените също така са разработили филтърна система за минимизиране на смущенията от нормалния трафик.
„Това е невероятно, защото никой не смяташе, че е възможно”, казва Прем Кумар от Северозападния университет, ръководител на изследването. „Нашата работа показва пътя към следващо поколение квантови и класически мрежи, споделящи една единствена оптична инфраструктура. По същество това отваря вратата за извеждане на квантовите комуникации на следващото ниво”, уверен е той.
Квантовата телепортация не прехвърля информация в традиционния смисъл. Квантовото състояние на фотона не е известно предварително. Опитът да се определи преди предаване, например да се измери посоката на въртене, ще доведе до колапс на вълновата функция и тогава просто няма да има какво да се изпрати. И тъй като не знаем какво предаваме, няма смисъл от телепортиране на информацията.
Въпреки това е възможно да се телепортират квантови състояния, което е в основата на квантовата криптография. Ако такова съобщение бъде прихванато, това ще стане известно незабавно, независимо от разстоянието между заплетените фотони.
Учените от Северозападния университет демонстрират, че заплетените фотони могат да се предават едновременно с редовни данни, например по конвенционална оптична линия с трафик. Квантовото състояние се запазва до края на предаването и се телепортира при измерване. Това отваря пътя за съвместно съществуване на квантовата криптография и традиционния интернет трафик.
Но изследователите възнамеряват да отидат по-далеч. Те се интересуват от прехвърляне на заплетени състояния към други двойки фотони, така че да могат да участват в разпределени квантови изчисления. Това е единственият начин за наслагване на квантовия интернет върху съществуващата интернет инфраструктура.