П рез 2024 г. квантово състояние на светлината беше успешно телепортирано през повече от 30 километра оптичен кабел сред порой от интернет трафик – инженерен подвиг, някога смятан за невъзможен.
Впечатляващата демонстрация на изследователи в САЩ може да не ви помогне да се телепортирате на работа, за да избегнете сутрешния трафик, или да изтеглите любимите си видеоклипове по-бързо.
Въпреки това, способността за телепортиране на квантови състояния чрез съществуваща инфраструктура представлява монументална стъпка към постигането на квантово свързана изчислителна мрежа, подобрено криптиране или мощни нови методи за наблюдение.
„Това е невероятно вълнуващо, защото никой не е смятал, че е възможно“, казва Прем Кумар, компютърен инженер от Северозападния университет, който е ръководил изследването.
Гледайте клипа по-долу за обобщение на тяхното изследване:
„Нашата работа показва път към квантови и класически мрежи от следващо поколение, споделящи унифицирана оптична инфраструктура. По принцип тя отваря вратата за извеждане на квантовите комуникации на следващото ниво“.
Телепортацията, приличаща донякъде на транспортните системи от „Стар Трек“, които пренасят пътници през времето и пространството за миг, отнема квантовите възможности на обект на едно място и, като внимателно го унищожава, налага същия баланс от възможности върху подобен обект на друго място.
Въпреки че актовете на измерване на двата обекта запечатват съдбата им в един и същи миг, процесът на преплитане на техните квантови идентичности все още изисква изпращане на една-единствена вълна информация между точки в пространството.
Подобно на вълшебна нишка в пролетен дъжд, квантовото състояние на всеки обект е мъглива петънца от вероятност, рискуващи да се слеят с реалността мигове след създаването му. Електромагнитните вълни на радиация и топлинното блъскане и стържене на движещи се частици бързо намаляват квантовото значение до декохерентност, ако не е защитено по някакъв начин.
Да се екранират квантовите състояния вътре в компютрите е едно. Да се изпрати един-единствен фотон през оптични влакна, бръмчащи от банкови транзакции, видеоклипове с котки и текстови съобщения, като същевременно се защити квантовото му състояние, е далеч по-обезсърчително. Все едно да хвърлите квантовата си вата за пране в Мисисипи и да се надявате, че накрая ще има същия вкус.
За да запазят ценното състояние на самотния си фотон срещу интернет трафик от 400 гигабита в секунда, екипът от изследователи приложи различни техники за ограничаване на канала на фотона и намаляване на вероятността той да се разсее и смеси с други вълни.
„Внимателно проучихме как се разсейва светлината и поставихме фотоните си в разумна точка, където този механизъм на разсейване е сведен до минимум“, казва Кумар.
„Открихме, че можем да осъществяваме квантова комуникация без смущения от класическите канали, които присъстват едновременно.“
Докато други изследователски групи успешно са предавали квантова информация наред с класически потоци от данни в симулации на интернет, екипът на Кумар е първият, който телепортира квантово състояние наред с действителен интернет поток.
Всеки тест допълнително показва, че квантовият интернет е неизбежен, предоставяйки на компютърните инженери изцяло нов набор от инструменти за измерване, наблюдение, криптиране и изчисляване на нашия свят, както никога досега, без да е необходимо да се преоткрива интернет, за да се направи това.
„Квантовата телепортация има способността да осигурява сигурна квантова свързаност между географски отдалечени възли“, казва Кумар.
„Но много хора отдавна предполагат, че никой не би изградил специализирана инфраструктура за изпращане на частици светлина. Ако изберем правилно дължините на вълните, няма да се налага да изграждаме нова инфраструктура. Класическите комуникации и квантовите комуникации могат да съществуват едновременно.“
