В области квантовых технологий продолжаются поиски решений, которые позволили бы превзойти возможности классических систем. Одним из перспективных направлений является квантовая связь, где для передачи информации используются фотоны. Однако главной проблемой на пути к созданию протяженных квантовых сетей остаются потери сигнала: фотоны рассеиваются или поглощаются средой, и эти потери возрастают с увеличением дистанции.
В качестве одного из способов решения этой проблемы рассматривается квантовая телепортация — процесс, при котором состояние частицы передается другой частице без ее физического перемещения, за счет явления квантовой запутанности. Группа китайских ученых представила работу, в которой экспериментально показано, что такой подход может быть эффективнее прямой отправки фотонов.
В статье ученые описали новую полностью оптическую схему. Она позволяет дистанционно создавать запутанные пары фотонов, которые затем используются для телепортации. По словам одного из авторов работы, ранее подобные сравнения с прямой передачей практически не проводились, и их целью было проверить, сможет ли телепортация конкурировать с обычной передачей в условиях реальных потерь.
Эксперимент показал, что при уровне потерь около 1% телепортация оказалась почти в три раза эффективнее прямой передачи, даже с учетом возможности оптимального квантового клонирования. Ученые измеряли как точность передачи состояний, так и общую эффективность процесса.
Авторы отмечают, что их работа — это шаг от демонстрации фундаментальных эффектов к практическому применению. Полученные результаты могут быть полезны для разработки квантовых повторителей и ретрансляторов, которые необходимы для создания устойчивых сетей связи на больших расстояниях. В планах ученых — испытать предложенную схему уже не в лабораторных условиях, а в реальных оптоволоконных линиях.
Команда намерена расширить метод на подготовку более сложных запутанных состояний, что в перспективе может найти применение в распределенных вычислениях и сетевой квантовой обработке данных.
Читайте также: Квантовый чип использует акустические вибрации для хранения данных.