Квантовий стан світла успішно телепортували через понад 30 кілометрів оптоволоконного кабелю в умовах інтенсивного інтернет-трафіку – інженерний подвиг, який колись вважався неможливим. Вражаючий експеримент, проведений дослідниками зі США у 2024 році, навряд чи допоможе вам миттєво потрапити на роботу чи швидше завантажувати улюблені відео з котами. Однак здатність телепортувати квантові стани через існуючу інфраструктуру є величезним кроком до створення квантово-зв’язаних обчислювальних мереж, покращеного шифрування та нових потужних методів сенсорики.
Революційний прорив у квантових комунікаціях
“Це неймовірно захопливо, адже ніхто не думав, що це можливо”, — зазначає Прем Кумар, інженер-комп’ютерник з Північно-Західного університету, який очолював дослідження.
“Наша робота відкриває шлях до об’єднаної мережі наступного покоління, де квантові та класичні комунікації можуть співіснувати в єдиній оптоволоконній інфраструктурі. Це великий прорив для майбутнього квантового зв’язку.”
Квантова телепортація нагадує фантастику, але вона базується на реальних законах фізики. Цей процес передбачає перенесення квантового стану об’єкта на віддалену частку, знищуючи вихідний стан, щоб передати його на іншу точку. Проте, на відміну від наукової фантастики, квантова телепортація не передбачає миттєвого переміщення матерії. Вона використовує феномен квантового сплутування, який пов’язує два частинки так, що зміна стану однієї миттєво впливає на іншу, незалежно від відстані між ними.
Як захистити квантові стани в хаосі інтернет-трафіку?
Захист квантових станів у комп’ютерах – складне завдання, але передача одиничного фотона через оптоволокно, яке перевантажене банківськими транзакціями, потоковими відео та текстовими повідомленнями, є ще більшою проблемою. Щоб зберегти квантовий стан фотона на фоні 400-гігабітного потоку даних, дослідники використали інноваційні методи ізоляції каналу передачі. Це дозволило мінімізувати ймовірність того, що фотон змішається з іншими світловими хвилями або втратить свій квантовий стан через розсіювання.
“Ми ретельно дослідили, як розсіюється світло, і розмістили наші фотони у точці, де цей механізм зводиться до мінімуму”, — пояснює Кумар. “Ми виявили, що можемо здійснювати квантову комунікацію без втручання з боку класичних каналів зв’язку, які функціонують одночасно.”
Цей прорив став першим успішним випадком квантової телепортації в реальному середовищі інтернет-трафіку, що доводить можливість співіснування традиційних і квантових комунікацій в єдиній інфраструктурі.
Майбутнє квантового інтернету вже близько
Це відкриття наближає створення квантового інтернету, який кардинально змінить способи обчислень, шифрування та передачі інформації.
“Квантова телепортація може забезпечити безпечний зв’язок між віддаленими вузлами мережі,” — додає Кумар.
“Багато хто вважав, що для цього потрібно буде будувати спеціалізовану інфраструктуру. Але якщо ми правильно підберемо довжини хвиль, нам не доведеться створювати нову мережу – класичний і квантовий зв’язок можуть існувати разом.”
Ця технологія не тільки зробить передачу даних безпечнішою, але й відкриє нові можливості для квантових обчислень та досліджень фундаментальних законів фізики.