Ингрид Фаделли , Phys.org. под редакцией Гэби Кларк , рецензент Эндрю Зинин
Автор: Группа профессора Сяо-Сун Ма из Нанкинского университета.
Квантовая телепортация — это увлекательный процесс, включающий перенос квантового состояния частицы в другое удалённое место без перемещения или обнаружения самой частицы. Этот процесс может стать основой для реализации так называемого «квантового интернета» — версии интернета, обеспечивающей безопасную и мгновенную передачу квантовой информации между устройствами в одной сети.
Квантовая телепортация — идея далеко не новая, поскольку она была экспериментально реализована уже несколько раз. Тем не менее, большинство предыдущих демонстраций использовали преобразование частоты, а не работу в телекоммуникационном диапазоне.
Исследователи из Нанкинского университета недавно продемонстрировали телепортацию фотонного кубита с длиной волны, соответствующей телекоммуникационным технологиям (то есть квантового бита, закодированного в свете с той же длиной волны, что и современные средства связи) в квантовую память телекоммуникационных технологий. Их статья, опубликованная в журнале Physical Review Letters , может открыть новые возможности для создания масштабируемых квантовых сетей и, следовательно, потенциально квантового интернета.
«Квантовая телепортация всегда была интересным протоколом в квантовой коммуникации благодаря своей способности передавать квантовые состояния, не раскрывая их», — рассказал Сяо-Сун Ма, старший автор статьи, в интервью Phys.org. «Для дальнейшего увеличения расстояния передачи состояний критически важно включить квантовую память в систему квантовой телепортации». Основная цель недавнего исследования Ма и его коллег заключалась в успешной интеграции телекоммуникационной твердотельной квантовой памяти в систему квантовой телепортации, которая позволила бы хранить передаваемую квантовую информацию . Основная роль этой памяти заключалась бы в распространении и хранении запутанных частиц в квантовой сети (т.е. в распространении запутанности).
Квантовые сети основаны на квантовых повторителях — устройствах, способных разбивать расстояния, на которые передается информация, на более короткие и управляемые участки, известные как элементарные звенья. Размещенные в конце этих участков, квантовые устройства памяти могут хранить квантовую информацию в течение времени, необходимого для установления запутанности во всех сегментах сети, что, в свою очередь, может обеспечить ее передачу на большие расстояния.
«Для проведения эксперимента мы использовали пять систем», — пояснил Ма. «Они включают в себя систему подготовки входного состояния; источник ЭПР для генерации пар запутанных фотонов с помощью интегрированного фотонного чипа; измерение состояния Белла и квантовую память на основе ансамблей ионов эрбия. Мы также использовали модуль распределения частот и точной настройки на основе резонатора FP и метода PDH».
Недавняя работа Ма и его коллег показывает, что квантовую информацию можно передавать по сети, используя устройства и оптические длины волн, совместимые с теми, которые в настоящее время используются в коммуникациях. Демонстрация квантовой телепортации, проведённая группой, может дать импульс развитию квантовых сетей и потенциально способствовать созданию надёжного квантового интернета в будущем.
«Наше исследование впервые продемонстрировало квантовую телепортацию от телекоммуникационных фотонов к твердотельной квантовой памяти на основе ионов эрбия», — добавил Ма. «Вся наша система использует компоненты, идеально совместимые с существующими оптоволоконными сетями. Эта совместимая с телекоммуникационными технологиями платформа для генерации, хранения и обработки квантовых состояний света открывает многообещающий подход к созданию крупномасштабных квантовых сетей».
В рамках своих следующих исследований учёные планируют сосредоточиться на улучшении характеристик твердотельной памяти на основе ионов эрбия , используемой в их экспериментах. В частности, они хотели бы увеличить время хранения информации и повысить эффективность хранения квантовой информации.
Дополнительная информация: Ю-Ян Ан и др., Квантовая телепортация от телекоммуникационных фотонов к ансамблям ионов эрбия, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/3wh8-2gh1 .
Информация о журнале: Physical Review Letters
© 2025 Сеть Science X
Исследуйте дальше — Квантовые сообщения впервые преодолевают 254 км, используя существующую инфраструктуру