Китайские исследователи объявили о передаче квантовой информации на рекордном расстоянии с помощью городской сети связи. Исследователи из Университета электронных наук и технологий Китая (UESTC) и Шанхайского института микросистем и информационных технологий продемонстрировали возможность передачи квантовой информации на расстояние около 64 км по сетям городской связи с помощью «столичного квантового Интернета № 1 UESTC». Скорость квантовой телепортации составила 7,1 кубит/с.

Основной экспериментальной задачей в реальной системе квантовой телепортации является измерение состояния Белла, объясняют исследователи. Это простейший пример квантовой запутанности, он показывает, что фотоны источника и приемника неразличимы после передачи на большое расстояние по оптоволокну.

Ученые разработали систему обратной связи, которая реализовала быструю стабилизацию разницы длины пути и поляризации фотонов. Они использовали один кусок волновода из периодически поляризованного ниобата лития с косичками для генерации запутанных пар фотонов. На его основе инженеры разработали высококачественный квантово-запутанный источник света с частотой повторения 500 МГц.

Расположение оптоволоконного кабеля, приемника и передатчика (сверху) и схема экспериментальной установки (снизу). Изображение: Si Shen et al., Light: Science & Applications

Исследователи разработали сверхчувствительные фотонные сенсоры для реализации квантовой телепортации и фиксации точности результатов. Они использовали высокопроизводительные однофотонные детекторы из сверхпроводящих нанопроволок, которые обладают нужной эффективностью и отличаются практически полным отсутствием шума. Инженеры применили томографию квантового состояния и метод состояния «приманки» для расчета точности телепортации.

Анализ показал, что она была намного выше классического предела (66,7%), подтверждая, что высокоскоростная квантовая телепортация в мегаполисе действительно достигнута. Хотя в лабораторных условиях достигалась телепортация и на большее расстояние, отмечают авторы исследования, это первая демонстрация высокоскоростной телепортации за пределами лаборатории.

Демонстрация высокоскоростной квантовой телепортации за пределами лаборатории связана с целым рядом проблем. Этот эксперимент показывает, как эти проблемы можно преодолеть, и, следовательно, он устанавливает важную веху на пути к будущему квантового интернета, – Цян Чжоу, профессор Университета электронных наук и технологий Китая, один из руководителей исследования.