Физики создали квантовую связь между частицами, разделенными 50 километрами обычного волоконно-оптического кабеля. Это достижение не все считают рекордом, но оно, несомненно, большой шаг вперед к появлению квантового ретранслятора, важнейшего элемента квантового интернета.

Достижение исследователей из нескольких научных учреждений КНР — плод скрупулезной работы и применения сразу нескольких методик, сообщает Science.

Квантовая запутанность — это странное состояние взаимозависимости двух или более объектов квантовой механики, которая сохраняется, даже если объекты разнесены в пространстве. Измерение состояния одной частицы позволяет ученым понять, каково состояние другой, как бы далеко она ни находилась.

Запутанность может стать фундаментом квантового интернета, который позволит компьютерам будущего общаться, не опасаясь взлома. Если хакер попытается получить доступ к информации, он нарушит запутанность и раскроет свое присутствие.

Но для создания такой сети нужно сначала обеспечить возможность создания запутанности на большом расстоянии. Ранее разработчикам удавалось спутать два бита вещества, разделенные волоконно-оптическим кабелем длиной 1,3 км. Теперь же ученые из Пекина увеличили это расстояние до 50 км.

Сначала в лаборатории были подготовлены две идентичные станции с атомами рубидия. Направив в них луч лазера, ученые создали фотон, поляризация которого была спутана с внутренним состоянием облака. Затем они послали фотоны по двум параллельным волоконным кабелям к третьей станции в другой лаборатории в 11 км от первой. Оттуда фотоны передали первоначальную запутанную связь двум облакам атомов, расположенных далеко от них.

Затем ученые повторили этот эксперимент, увеличив расстояние. Для этого они свернули кабель кольцами, получив 50 км вместо 22 км. Труднее всего в эксперименте было избежать абсорбции фотонов в оптическом кабеле. Для этого ученые использовали другой лазерный импульс и волновод, чтобы увеличить длину волны фотонов на 60%.

В то же время, исследователи облегчили себе жизнь тем, что расположили облака атомов на расстоянии меньше метра друг от друга. Это существенно облегчает синхронизацию эксперимента. Так что, строго говоря, рекорд в 1,3 км все еще не побит, считает Рональд Хансон, физик из Делфтского технического университета (Нидерланды), руководитель научной группы, установившей этот самый рекорд. Тем не менее, признает он, эксперимент китайцев — большой шаг к появлению квантового ретранслятора, важного элемента квантового интернета.