Учёные из Нанкинского университета совершили важное достижение в области квантовых коммуникаций. Им впервые удалось осуществить квантовую телепортацию фотонного кубита на телекоммуникационной длине волны в твердотельную квантовую память. Этот прорыв может стать ключевым шагом к созданию квантового интернета – сети, в которой информация передаётся мгновенно и безопасно, используя принципы квантовой физики.
Телепортация в телекоммуникационном диапазоне
Квантовая телепортация позволяет перенести квантовое состояние частицы на расстояние, не перемещая саму частицу и не измеряя её напрямую. В новом исследовании впервые всё происходило непосредственно в телекоммуникационном диапазоне, то есть в тех же длинах волн, которые уже применяются в современных оптоволоконных сетях. Это делает технологию практически применимой и приближает реализацию полноценного квантового интернета.
Интеграция квантовой памяти
Главной задачей команды под руководством Сяо-Суна Ма было интегрировать твердотельную квантовую память, работающую в телекоммуникационном диапазоне, в систему телепортации. Такая память играет ключевую роль в масштабируемых квантовых сетях, поскольку может временно сохранять квантовую информацию, пока устанавливаются запутанные состояния между узлами сети.
Компоненты экспериментальной установки
Для эксперимента исследователи использовали пять компонентов: подготовку исходного состояния, генератор запутанных фотонных пар на интегральной фотонной схеме, измеритель состояний Белла, квантовую память на основе ионов эрбия, а также модуль распределения частот с точной настройкой, базирующийся на резонаторе Фабри-Перо и технике стабилизации частоты PDH.
Перспективы создания квантового интернета
Эксперимент показал, что передача квантовой информации возможна с использованием компонентов и оптических частот, полностью совместимых с существующей телекоммуникационной инфраструктурой. Команда рассматривает свою платформу как перспективную основу для создания масштабируемых квантовых сетей. В дальнейших исследованиях учёные планируют сосредоточиться на улучшении характеристик квантовой памяти, чтобы квантовые сети могли передавать информацию на большие расстояния без потерь и с высокой надёжностью.