В рамките на впечатляващ пробив в квантовата физика, учени телепортираха фотон на разстояние от 270 метра

Международна група изследователи, включваща учени от Университета в Падерборн постигна важен напредък по пътя към създаването на квантов интернет. За първи път те успяха успешно да телепортират състоянието на поляризацията на единичен фотон от една квантова точка към друга, физически отделена от първата. С прости думи, свойствата на един фотон бяха пренесени към друг посредством квантова телепортация.

Това постижение е ключова стъпка за бъдещите квантови комуникационни мрежи. В хода на експеримента изследователите използваха свободно оптично пространство с дължина 270 метра за свързване на системите. Резултатите от работата им бяха публикувани в списание Nature Communications.

„Експериментът впечатляващо демонстрира, че квантовите източници на светлина на базата на полупроводникови квантови точки могат да се превърнат в ключова технология за бъдещите квантови комуникационни мрежи. Успешната квантова телепортация между два независими квантови излъчвателя е жизненоважен стъпка по пътя към мащабируеми квантови ретранслатори и следователно, към практическата реализация на квантовия интернет“.

обясни професор Клаус Йенс, ръководител на изследователската група „Хибридни фотонни квантови устройства“ и член на съвета на Института за фотонни квантови системи (PhoQS) към Университета в Падерборн

Преди това фотоните за телепортация идваха от един и същ източник. Използването на отделни квантови излъчватели за реализиране на квантов ретранслатор между независими страни оставаше недостижимо. Преди около 10 години професорите Йенс и негов колега разработиха план за използване на квантови точки като източници на заплетени фотонни двойки. Последният им успех потвърди, че този дългосрочен подход е проработил.

Пробивът стана възможен благодарение на приноса на няколко изследователски центъра в цяла Европа. Квантовите точки бяха прецизно изработени в Университета „Йохан Кеплер“ в Линц, а наноизработката на резонаторите беше извършена от партньори в Университета във Вюрцбург. Самите експерименти по телепортация се проведоха в Римския университет „Сапиенца“, където учените свързаха две сгради с помощта на 270-метров оптичен канал в свободното пространство.

Системата използваше GPS-синхронизация, свръхбързи детектори на единични фотони и методи за стабилизация, за да противодейства на атмосферната турбулентност. Постигнатата точност (фиделити) на състоянието на телепортацията възлезе на 82 ± 1%, което надвишава класическата граница с повече от 10 стандартни отклонения.

Това постижение проправя пътя към следващата цел – демонстрация на „обмен на заплетеност“ между две квантови точки, което ще позволи създаването на първия квантов ретранслатор. Почти едновременно друга изследователска група от Щутгарт и Саарбрюкен съобщи за подобно постижение с използване на честотно преобразуване. Заедно тези резултати бележат важен етап за квантовите изследвания в Европа и приближават визията за функционален квантов интернет към реалността.