Квантовая телепортация — метод, позволяющий переносить квантовую информацию между двумя отдаленными объектами благодаря феномену запутанности. Уникальная особенность этого процесса в том, что информация не перемещается, а разрушается в одной точке и возникает в другой. С помощью нового подхода каталонские ученые добились квантовой телепортации с фотона на твердотельный кубит на расстояние 1 км.

Теоретически квантовая телепортация была описана в начале 90-х. С тех пор несколько групп ученых подтвердили экспериментально возможность реализации этого феномена, хотя как именно применять его на практике остается открытым вопросом. Очевидно, такая инфраструктура должна быть совместима с уже существующими телекоммуникациями.

Вдобавок, протокол квантовой телепортации требует применения к телепортируемому кубиту операции активного упреждения, которая обеспечивает высокую скорость и надежность передачи информации. Наконец, квантовая память должна функционировать в мультиплексном режиме для максимального увеличения скорости телепортации на большом расстоянии. До сих пор все три условия в одной системе продемонстрированы не были.

Ученые из Каталонского института передовых исследований (ICREA) сообщили о достижении квантовой телепортации на большое расстояние информации с одного фотона на другой, который находился в мультиплексной квантовой памяти. Этот метод включал использование схемы активного упреждения, который, вместе с многомодальностью памяти, позволяет до предела поднять скорость передачи данных. Предложенная архитектура совместима с современными телекоммуникационными каналами, пишет Science Daily.

Исследователи построили экспериментальную установку, состоящую из двух узлов, «Алисы» и «Боба», разделенных мотком оптического волокна длиной 1 км. В «Алисе» ученые использовали особый кристалл для создания двух запутанных фотонов: сигнального и холостого, совместимых с телекоммуникационной инфраструктурой. Первый фотон сохранили в мультиплексированной твердотельной памяти. А телекоммуникационный фотон отправили «Бобу». Там находился еще один кристалл с третьим фотоном, в который был закодирован квантовый бит. Как только прибыл второй фотон, он вступил во взаимодействие с третьим — в так называемое состояние Белла. Поскольку первый и второй фотоны были изначально запутаны, состоялась передача информации от третьего фотона к первому, оставшемуся у «Алисы», в километре от «Боба».

Команда не собирается останавливаться на достигнутом и планирует увеличивать дистанцию квантовой телепортации, сохраняя высокую эффективность и скорость. Вторая их цель — изучение возможности использования метода для передачи информации между различными типами квантовых узлов.