Китайские ученые совершили подвиг, телепортировав фотон на спутник в сотнях миль над Землей.
Китайские исследователи телепортировали фотон с Земли на спутник на орбите на высоте более 500 километров. Хотя это не совсем из области «подними меня, Скотти», и мы еще не телепортируем людей, научный прорыв является значительным шагом вперед в развитии квантовых технологий.
Команде, работающей над спутником Micius, запущенным в 2016 году, удалось создать квантовую сеть «спутник-земля», которая используется в подвиге. Спутник представляет собой очень чувствительный приемник фотонов, полезный для тестирования таких квантовых методов, как запутывание, криптография и телепортация.
Как осуществлялась телепортация? Другим квантовым лабораториям удалось добиться этого в лабораторных условиях, но текущая телепортация фотона установила самое большое расстояние, на котором когда-либо измерялась запутанность. Как объясняет MIT Technology Review, удивительная вещь в запутанности заключается в том, что когда два квантовых объекта, таких как фотоны, формируются в одном и том же месте и в одно и то же время, они становятся связанными, описываются одной и той же волновой функцией и разделяют связь, даже если их разделяют гигантские расстояния. Измерение одного немедленно влияет на состояние другого квантового объекта.
Квантовая телепортация в данном случае означает не физическое перемещение объекта, а изменение информационного наполнения таким образом, что позволяет перемещать в космос ту же информацию, что была у вас на Земле. Фотон в космосе идентичен фотону на земле.
«На самом деле это работает, когда информация передается таким образом, который использует квантовую механику», - объяснил BBC профессор Оксфордского университета Ян Уолмсли.«Значит, у них есть информация в одном фотоне, что у них есть на Земле. И второй фотон на спутнике. И они способны передавать информацию от одного к другому».
Достижение китайской команды резко увеличивает расстояние возможной телепортации, при этом команда указывает на дальнюю телепортацию как на «фундаментальный элемент в таких протоколах, как крупномасштабные квантовые сети и распределенные квантовые вычисления».
«Предыдущие эксперименты по телепортации между удаленными точками были ограничены расстоянием порядка 100 километров из-за потери фотонов в оптических волокнах или наземных каналах в свободном пространстве», - заявляет команда.
Полезная вещь в телепортации к спутнику заключается в том, что фотоны, пытающиеся добраться до него, должны путешествовать через вакуум. Чтобы еще больше уменьшить количество помех от атмосферы, китайская команда также установила наземную станцию в Тибете на высоте 4000 метров над уровнем моря.
Специфика эксперимента заключалась в создании пары запутанных фотонов на земле с частотой 4000 в секунду. Затем один из этих фотонов был направлен на спутник, проходящий над головой, а другой остался на земле. Фотоны в обоих местах были измерены, чтобы убедиться, что они все еще запутаны. В течение 32 дней таким образом было отправлено миллионов фотонов, положительные результаты достигнуты в 911 случаях.
Использование этой технологии может иметь ряд применений, от безопасной связи на большие расстояния до облачных квантовых компьютерных сетей.
«Эта работа устанавливает первую восходящую линию связи «земля-спутник» для надежной и сверхдальней квантовой телепортации, что является важным шагом на пути к квантовому интернету глобального масштаба», - говорят ученые.
Вы можете сами ознакомиться с новым исследованием здесь.