Американським науковцям із Північно-Західного університету вперше вдалося перенести квантовий стан фотона по оптоволоконному кабелю на відстань у понад 30 км.

Ще донедавна це вважалось неможливим. Демонстрація, проведена дослідниками, відбулась минулого року. Здатність перенесення квантових станів частинок світла за допомогою інфраструктури зв'язку наближає нас до створення обчислювальної квантової мережі, іноваційних методів шифрування та нових підходів до сканування.

«Це неймовірно захоплююче, тому що ніхто не думав, що це можливо. Наша робота вказує шлях до квантових і класичних мереж наступного покоління, які спільно використовують уніфіковану волоконно-оптичну інфраструктуру. По суті, це відкриває двері для просування квантових комунікацій на новий рівень», - переконує керівник дослідження, інженер-комп'ютерник Північно-Західного університету Прем Кумар.

За словами дослідників, такий перенос зберігає квантові властивості частинки в одному місці, та обережно руйнуючи її, передає збережені властивості подібній частинці в іншому місці. І хоча цей процес відбувається майже миттєво, квантове заплутування всеодно вимагає відправки хвилі інформації між точками у просторі.

Квантовий стан заплутаних частинок дуже нестабільний. Він може зникнути у наступну мить після того, як виникнув. Електромагнітні хвилі, теплове випромінювання, тертя внаслідок руху частинок може призвести до його руйнування, якщо він не захищений належним чином. Відправка фотона по оптоволоконних кабелях, через які проходить велика кількість іншої інформації, захихающи його квантовий стан, це не те саме, що й екранування квантових станів всередині комп'ютерів.

Для захисту квантового стану фотону серед потоку інтернет-трафіку зі швидкістю 400 гігабіт на секунду, дослідники задіяли низку методів, які обмежували канал цієї частинки світла та зменшували ймовірність її розсіювання і змішування з іншими хвилями.

«Ми ретельно вивчили, як розсіюється світло, і помістили наші фотони в оптимальну точку, де цей механізм розсіювання мінімальний. Ми виявили, що можемо здійснювати квантову комунікацію без перешкод із боку класичних каналів, працюючих у той же самий час», - пояснює Прем Кумар.

За словами дослідника, такий зв'язок здатний забезпечити безпечну квантову комунікацію між різними географічно віддаленими вузлами. Науковець підкреслює, що за умови правильної обраної довжини хвиль, не має необхідності у створенні окремої інфраструктури, оскільки класичні та квантові комунікації цілком можуть співіснувати.