Впервые осуществлена квантовая телепортация на большие расстояния

Квантовые компьютеры провозглашаются будущим вычислений с их привлекательностью более быстрых, безопасных и чрезвычайно продвинутых возможностей, которые привели к быстрому росту квантового рынка за последнее десятилетие.

Впервые осуществлена квантовая телепортация на большие расстояния

Теперь исследователи из коллаборации технологических компаний заявляют, что выполнили первую успешную квантовую телепортацию на большие расстояния — прорыв, который может проложить путь для того, чтобы квантовый Интернет стал реальностью. Их результаты были опубликованы в PRX Quantum.

«Мы в восторге от этих результатов», — сказал Панайотис Спенцурис, руководитель программы квантовой науки Fermilab и один из соавторов статьи.

«Это ключевое достижение на пути к созданию технологии, которая изменит наши представления о глобальных коммуникациях».

Что ж, сначала нам нужно понять, как работают традиционные компьютеры, прежде чем мы сможем углубиться в их кузенов космической эры. Компьютеры работают с использованием входов, называемых битами, которые либо «включены», либо «выключены», которым присвоены числа «1» или «0».

На основе этих входных данных компьютер может быстро обработать огромное количество вычислений, и, вставив в компьютерную микросхему больше переключателей, которые могут иметь значение 1 или 0, вы можете увеличить вычислительную мощность компьютерной микросхемы.

Теперь давайте добавим квантовые состояния. Квантовые частицы — это хитрые маленькие частицы, которые могут существовать в трех состояниях по сравнению с двумя стандартными. В компьютере это может быть 1, 0 или оба одновременно (это называется суперпозицией). Они представляют собой другой тип входных данных, называемых кубитами, и составляют основу квантовых вычислений.

Чтобы создать полноценный квантовый Интернет, эти кубиты должны транспортироваться на большие расстояния от одного устройства к другому, подобно тому, как работает «нормальный» Интернет. Но, как и все квантовое, перемещение данных намного сложнее, чем простая передача их по кабелю Ethernet.

Исследователи хотели достичь квантовой телепортации — подвига, при котором кубиты передаются через современные оптоволоконные сети с использованием запутанности. Квантовые частицы обладают странной способностью связываться друг с другом, «запутываясь» вместе.

Если запутанная пара частиц разделена между двумя разными местоположениями, можно передавать информацию между ними — теоретически на большое расстояние. Однако ряд проблем не позволил квантовой телепортации стать реальностью. Например, одна теория утверждает, что вы не можете точно скопировать квантовую информацию (теорема о запрете клонирования), и поэтому передача на расстоянии может быть ненадежной.

Используя готовую технологию, исследователи, наконец, смогли завершить квантовую телепортацию на большие расстояния. Они успешно передавали кубиты на расстояние 44 км (27,3 мили) с точностью (насколько «точна» информация) 90%, что ранее не удавалось достичь ни одной компании. Исследователи считают, что это огромный шаг к будущему вычислений и коммуникаций.

Квантовый Интернет изменит правила игры в мире технологий, каким мы его знаем, поскольку данные перемещаются быстрее, безопаснее и, возможно, их невозможно украсть. Переход от обычных компьютеров к квантовым компьютерам — мечта многих исследователей, и похоже, что это станет реальностью.

Еще предстоит пройти путь, прежде чем квантовый Интернет станет жизнеспособной реальностью. Квантовые частицы по-прежнему чрезвычайно трудно изучать и измерять, и точность также должна быть улучшена, прежде чем станет возможной надежная передача данных. Наряду с этим такая сеть почти наверняка будет чрезвычайно дорогой и, следовательно, нежизнеспособной для большинства сетей в ближайшем будущем, но мы можем мечтать. Несмотря на это, квантовая телепортация — чрезвычайно многообещающий шаг вперед.

«Мы очень гордимся тем, что достигли этой вехи в создании устойчивых, высокопроизводительных и масштабируемых систем квантовой телепортации», — сказала Мария Спиропулу, профессор физики Шан-И Чен Калифорнийского технологического института и директор исследовательской программы IN-Q-NET. в заявлении.

«Результаты будут улучшены за счет модернизации системы, которую мы ожидаем завершить ко второму кварталу 2021 года».