Состоялась первая квантовая телепортация между несвязанными узлами

Ученые из Нидерландов совершили большой шаг вперед к квантовому интернету, телепортировав информацию по рудиментарной сети. Этот прорыв оказался возможен благодаря увеличению квантовой памяти и улучшению качества связи между тремя узлами сети.

Полностью раскрыть свой потенциал квантовые компьютеры смогут, если объединятся в сеть. Однако пересылать информацию между ними сложно из-за природы квантовых данных, подверженных помехам в результате воздействия окружающей среды. Зато эту информацию можно не пересылать, а телепортировать между узлами благодаря феномену квантовой запутанности. Две частицы могут настолько переплестись друг с другом, что невозможно будет описать одну без другой, и все изменения, происходящие с одной частицей, тотчас же повлияют на другую, пусть даже расположенную очень далеко.

В контексте квантового интернета квантовые биты информации можно телепортировать из одного узла в другой, внося изменения в состояние одной из запутанной пары частиц. Обычно это делается при помощи измерения состояния Белла. Такую технологию уже демонстрировали между двумя соседними узлами, но научная коллаборация QuTech впервые смогла телепортировать информацию между не соседними узлами. Они переместили информацию из узла «Чарли» в узел «Элис» с помощью третьего узла-посредника «Боб».

Телепортация состоит из трех этапов, рассказывает EurekAlert. Сначала надо подготовить «телепорт», то есть создать запутанное состояние между «Элис» и «Чарли», которые не связаны напрямую друг с другом, но связаны с «Бобом». Для этого между процессорами «Элис» и «Боба» создается запутанность. «Боб» запоминает свою часть запутанного состояния. После этого он устанавливает запутанность с «Чарли», применяя измерения Белла. В итоге «Элис» и «Чарли» оказываются запутаны, и телепорт готов к работе.

Второй этап — создание сообщения, то есть квантового бита информации. Для того чтобы показать, что телепортация в принципе функционирует, ученые повторили этот эксперимент несколько раз для разных значений кубита.

Шаг третий — собственно телепортация. «Чарли» выполнил измерения своего процессора и своей половины запутанного состояния. Когда это произошло, результат измерений — информация — исчезла со стороны «Чарли» и тотчас появилась со стороны «Элис».

Однако в процесс телепортации сообщение было зашифровано, а ключ хранит «Чарли». Только после того, как «Элис» получит ключ, информация оказывается пригодной для дальнейшего использования.

Повторив эксперимент несколько раз, команда QuTech выяснила, что точность телепортации достигла значительной величины — 71%.

В 2020 году американские физики доказали возможность передачи квантовой информации между электронами, а не только фотонами. Результаты их работы откроют новые пути развития технологии квантовых компьютеров, которые, в свою очередь, позволят совершить прорыв в медицине, науке и технике.