Группа физиков из Китая, работающая под руководством профессора Цзина Цзетая из Восточно-Китайского педагогического университета в Шанхае, представила метод, позволяющий значительно расширить возможности квантовой передачи данных.
Основная проблема, с которой сталкиваются ученые в области квантовой связи, заключается в том, что традиционная квантовая телепортация обычно работает только с одиночными частицами — фотонами или другими квантовыми объектами. Это ограничивает скорость и объем передаваемой информации. Китайским ученым удалось предложить решение, которое позволяет организовать множество параллельных каналов связи в рамках одного физического сеанса.
В основе разработки лежит использование пространственного модулятора света — прибора, который применяется в голографии, а также технологий, ранее использовавшихся для создания атомных решеток в квантовых вычислителях. С помощью этих инструментов ученые смогли разделить исходный световой луч, служащий для генерации квантово-запутанных частиц, на сто независимых пространственных каналов. При этом все они могут функционировать одновременно через одно и то же оптоволокно, не мешая друг другу.
Это позволило впервые осуществить телепортацию не одного, а сразу ста различных квантовых состояний за один сеанс связи. Практическим результатом эксперимента стала передача изображения размером 10 на 10 пикселей — первый в истории случай телепортации визуальной информации подобным способом. Ученые подтвердили, что переданные состояния были успешно считаны с помощью реконфигурируемой оптической системы.
Авторы работы отмечают, что их подход может стать основой для создания масштабируемого и гибкого «квантового интернета», поскольку он обеспечивает параллельный обмен квантовыми ресурсами по раздельным каналам. Количество доступных «пикселей» или каналов в таких системах может быть увеличено в будущем, что позволит существенно повысить пропускную способность квантовых сетей и расширить практическое применение телепортации для передачи данных. Предложенный метод работает на уже существующем оборудовании, что упрощает его возможное внедрение.