HighTech Исследователи из канадского Университета Калгари успешно продемонстрировали телепортацию свойств световой частицы, отправленной из научной лаборатории в центр города на расстояние чуть более шести километров от места проведения эксперимента. Тем самым был сделан еще один важный шаг на пути создания "реально действующей квантовой сети".
По словам профессора физики Вольфганга Титтеля (Wolfgang Tittel), руководителя исследовательской группы, чья работа совсем недавно была опубликована в журнале “Nature Photonics”, примечательность данного эксперимента заключалась в том, что передача информации о световой частице происходила в так называемой разрозненной форме. То есть, в ходе данного процесса не было необходимости передавать «объект» между двумя конкретными частицами.
Эксперимент проводился с помощью усовершенствованных лазерных установок, выделенной волоконно-оптической линии связи и датчиков, предназначенных для обнаружения световых частиц.
Исследование канадских ученых базировалось на использовании хорошо известного, но до сих пор крайне озадачивающего явления квантовой запутанности. Данная концепция настолько загадочна, что сам Альберт Эйнштейн в 40-х годах прошлого века называл ее «жутким дальнодействием». Как никто другой он видел недостатки в формирующейся в то время теории квантовой механики. Но в наши дни появляется все больше доказательств, подтверждающих самые парадоксальные предположения, связанные с квантовой теорией, в том числе и странное поведение «запутанных» частиц.
На самом деле это пары частиц, связь между которыми организована таким образом, что свойства каждой из частиц неразрывно связаны друг с другом. Действия, производимые с одной частицей, оказывают непосредственное влияние на другую частицу, независимо от расстояния между ними.
Для демонстрации данного явления ученые использовали специальный лазер. С его помощью была создана пара «запутанных» фотонов - элементарных частиц света. Один из фотонов по выделенной оптоволоконной линии связи был послан с северо-запада, из университета, в здание Городского совета Калгари.
В то же время в здание мэрии из другого места (Центра обработки данных, расположенного на юго-востоке, в соседнем городке Манчестере) был послан третий фотон. Он должен был встретиться и вступить во взаимодействие с «запутанным» фотоном.
«Перед нами стояла задача убедиться, что он прибыл в мэрию в одно и то же время с тем фотоном, который был создан в Центре обработки данных», - сказал Титтель. - «Все это довольно сложно, потому что, говоря об «одном и том же времени» мы подразумеваем на самом деле отрезок, продолжительностью всего в несколько пикосекунд».
Команда ученых должна была создать механизмы обратной связи в экспериментальной установке, чтобы обеспечить очень точную фиксацию времени прибытия фотонов в городскую мэрию. Это было не так просто, ведь даже небольшие изменения в температуре наружного воздуха вызывают незначительное расширение или сжатие волоконно-оптического кабеля, что влияет на время прохождения пересылаемой информации.
Телепортация на несколько километров
Несмотря на все сложности, экспериментальная система сработала, и передача свойств между фотоном, находящимся в городской мэрии, и фотоном в университете, расстояние между которыми составляет 6,2 километра по прямой линии, была подтверждена.
«Удивительно получать свидетельства того, что телепортация не только существует, но и того, что можно ... на большое расстояние передавать состояние, в котором находится фотон, без передачи самого фотона» - делится своими выводами Вольфганг Титтель. - «С точки зрения фундаментальной науки это представляет собой захватывающее зрелище. А с практической точки зрения, мы использовали стандартную оптоволоконную сеть, чтобы показать, что явления из квантовой физики могут происходить на практике в реальных условиях и приносить пользу обычным людям».
В статье, опубликованной в журнале "Nature Photonics" подчеркивается тот факт, что данный эксперимент «является важной вехой на пути создания глобального квантового интернета», поскольку это одно из самых длинных расстояний, на котором была успешно испытана квантовая телепортация в условиях оптоволоконной сети.
Что такое "квантовый интернет"?
Квантовый интернет пока еще не существует, но мечта о нем есть. Принцип построения такого интернета включает в себя использование одного из ключевых элементов квантовой механики - факта, подтверждающего, что наблюдение квантового состояния частицы меняет квантовое состояние этой частицы. Это дает возможность взаимодействия в сети с невиданной ранее степенью безопасности, потому что никто не сможет перехватить сообщение, если предполагаемый получатель знает о том, что ему отправлена информация.
«Если вы закодируете ключи в квантовые состояния и отправите их от одного человека к другому посредством телепортации, вы сможете проверить со стороны получателя ... досталась ли злоумышленнику какая-либо информация об этом ключе», - объясняет Титтель. - «Если вы обнаружите, что никто не смог вмешаться в ход проводимой вами передачи данных, вы будете уверены, что ваш ключ шифрования является совершенно безопасным. Затем вы можете использовать его для шифрования любых конфиденциальных данных».
Развитие функционирующих на практике квантовых сетей займет еще немало времени, но Сильвен Мейер (Sylvain Mayer), специалист по информационной архитектуре Городского совета Калгари, заявил, что городские власти планируют продолжить работу с университетом, чтобы ускорить процесс создания интернета нового типа. Тесное партнерство представителей Университета Калгари и городских властей началось в 2007 году, когда университет смог подключиться к специальной выделенной сети, носящей название Urban Alliance.
«Мы рады, что часть нашей оптоволоконной инфраструктуры может использоваться представителями университета. Это дает нам возможность быть в курсе исследований и иметь представление о самых передовых технологиях», - считает Мейер. - «Город хочет оказывать посильную помощь учебным заведениям в их стремлении развивать разнообразные типы услуг следующего поколения, которые в конечном итоге получат распространение во всем мире».
Открыть счет для торговли акциями высокотехнологичных компаний