По 50-километровому переулку квантовой памяти: ученые раздвигают границы квантовой коммуникации

Квантовая коммуникация также известна как «несокрушимый» способ передачи любой информации. Глубоко укоренившаяся в квантовой механике, современная форма коммуникации может дать возможность сверхбыстрой и сверхбезопасной глобальной сети. 

Согласно недавнему отчету, команде ученых из Университета науки и технологии Китая удалось сохранить запутанность двух квантовых запоминающих устройств в волоконно-оптических кабелях длиной более 50 километров. Этот рекордный подвиг превысил текущий предел почти в 50 раз.

В основе квантовой коммуникации лежит квантовое запутывание, явление, вовлекающее две частицы, связанные и зависящие друг от друга (также известные как состояние запутанности), даже если они могут быть на расстоянии световых лет друг от друга. 

Скажем, две частицы – это фотоны, используемые для шифрования квантовой компьютерной памяти (что делает их квантовой памятью). Пока они могут оставаться в состоянии запутанности, они могут хранить информацию в скрытом квантовом состоянии для последующего извлечения. Напротив, текущая вычислительная память хранит информацию как «1» и «0» (биты), предоставляя хакерам широко открытое окно для перехвата передачи. 

Два года назад та же группа во главе с уважаемым специалистом по квантовой информации Цзянем-Вей Паном установила новый мировой рекорд, передав ретранслированные запутанные фотонные частицы в двух местах, расположенных на расстоянии 1200 км друг от друга, используя спутник Quantum Experiment at Space Scale (QUESS). Миссия QUESS была запущена в августе 2016 года, и с тех пор ей уделяется много внимания во всем мире. Это первый спутник, созданный для осуществления квантовой связи, самый безопасный способ передачи информации.

До этой работы текущая максимальная дистанция для передачи запутанных квантовых воспоминаний составляла 1,3 км, достигнутая группой европейских ученых еще в 2015 году
 
Китайская группа стремилась увеличить предел расстояния, добавив другой вид запутывания: они используют технику как расширение полости, чтобы создать атом-фотонную запутанность. Они передавали зашифрованную квантовую память через последовательные узлы в своих оптоволоконных сетях, где узлы предоставляют неподвижные атомы, а фотоны служат носителями сообщений. 

В итоге они достигли сохранения запутанности двух квантовых запоминающих устройств через волоконно-оптический кабель длиной 22 км с двухфотонными помехами и более 50 км с помощью однофотонных помех. 

«Основное значение этой статьи заключается в расширении запутывающего расстояния в оптическом волокне между квантовыми воспоминаниями до масштаба города», – сказал старший исследования и член Китайской академии наук Цзянь-Вэй Пан.

Китайская команда опубликовала свое рекордное исследование в журнале Nature в феврале этого года.

DOI: 10.1038/s41586-020-1976-7

Вас также может заинтересовать:

• Освещая квантовый мир
• Ученые измеряют спиновый кубит электрона, не разрушая его
• Смотрите первые кадры образования атомов и разрыва их связей