Приближая наступление эры квантового интернета, ученые из Австрии добились значительного прогресса в передаче квантовой запутанности на большие расстояния. Фотон, спутанный с ионом, переслали по оптическому кабелю на десятки километров.

Квантовая запутанность описывает странную связь, которая возникает между двумя частицами, даже если между ними огромные расстояния. Информация об их квантовых состояниях может стать настолько неразрывно связанной, что воздействие на одну частицу мгновенно меняет вторую, как бы далеко она ни находилась.

Поскольку такая связь по сути позволяет телепортировать информацию, то квантовая запутанность становится фундаментом нового типа коммуникации. Квантовый интернет позволяет переносить данные мгновенно и намного безопаснее, чем сейчас — если хакеры попытаются перехватить данные, это сразу же нарушит процесс передачи информации.

Новое исследование — еще один шаг к появлению квантового интернета. Ученые из Университета Инсбрука и Австрийской академии наук спутали ион кальция и фотон, а затем отправили частицу света по длинному волоконно-оптическому кабелю, пишет New Atlas.

Для начала ученые поймали ион кальция в ионную ловушку, нанесли на нем лазером квантовое состояние, вследствие чего он выделил фотон, у которого было то же квантовое состояние, что и у иона — это значит, обе частицы оказались спутаны.

Следующий шаг — отправить фотон и проследить, чтобы квантовая связь не нарушилась. Это непросто, поскольку длина волны фотона 854 нм, и он быстро абсорбируется волокном. Нужно было изменить длину волны до 1550 нм, современного стандарта телекоммуникаций. Для этого исследователи запустили фотон через нелинейный кристалл, подсвеченный мощным лазером.

В ходе испытаний ученые смогли наблюдать, что фотон не только успешно преодолел 50 км волоконного кабеля, но и сохранил запутанность с ионом даже после конверсии длины волны. Это новый рекорд дальности передачи спутанных частиц света и материи.

В 2017 спутанные пары фотонов уже отправляли на расстояние до 1200 км через спутник «Мо-цзы». Смысл нынешнего эксперимента в том, что фотон впервые преодолел 50-километровый путь через инфраструктуру, пригодную для создания квантового интернета.

Ученые уверены, что могут удвоить это расстояние, разместив ионы кальция на 100 км и заставив их мчаться друг к другу, чтобы соединиться в середине. Там два фотона спутываются друг с другом и теряют связь с ионами. Таким образом, квантовый интернет может состоять из узлов, размещенных на расстоянии 100 км друг от друга.