Китайцы телепортировались на 97 километров
Собирая данные в течение 14 400 секунд, ученые зарегистрировали 1 171 случай успешной квантовой телепортации

Телепортация для писателей-фантастов и сценаристов в их придуманных мирах давно стала стандартной транспортной услугой. Ведь более быстрого и удобного способа перемещения в пространстве и вообразить сложно. Даже серьезные ученые поддерживают эту захватывающую своими необыкновенными перспективами идею молниеносного перемещения из пункт А в пункт Б.

Сотрудники Научно-технического университета Китая и Шанхайского института технической физики сумели телепортировать кубиты на рекордно большое расстояние в 97 км, сообщает science.compulenta.ru. Напомним, что квантовая телепортация означает мгновенный перенос квантового состояния из одной точки пространства в другую, удаленную на большое расстояние. Впервые эффект квантовой телепортации был предложен в работе C.Bennett, G.Brassard с соавторами.

Телепортация именно квантовая потому, что квантовые объекты – атомы - имеют такие свойства, которые обусловлены законами квантового мира и в макромире, то есть в нашем, обычном, не наблюдаются. Именно такие свойства частиц и послужили основой экспериментов по телепортации. Кроме того, важно уяснить, что квантовая телепортация – это перенос не объекта, а только неизвестного квантового состояния одного объекта на другой квантовый объект. Мало того, что квантовое состояние телепортируемого объекта так и остается для нас тайной, оно к тому же необратимо разрушается. Но что происходит совершенно точно – так это то, что в этих опытах получается идентичное состояние другого объекта в другом месте.

Первые идеи квантовой информатики зародились сразу же после работ Планка, Эйнштейна, де Бройля, Бора и других отцов-основателей квантовой физики. Квантовая телепортация была впервые реализована пятнадцать лет назад. Ее существование было установлено в ряде экспериментов в лабораториях Европы и США. В 2006 году исследовательской группой из Института Нильса Бора в Копенгагене была впервые осуществлена успешная телепортация между объектами разной природы - квантами лазерного излучения и атомами цезия.

23 января 2009 года ученым впервые удалось телепортировать квантовое состояние иона на один метр. А 16 мая 2010 года физики из Научно-технического университета Китая и Университета Цинхуа провели эксперимент по передаче квантового состояния фотонов на 16 километров в свободном пространстве. Уже почти фантастика! (см. "КП" здесь).

И ныне впереди планеты всей - ученые из Китая. Физики из того же Научно-технического университета Китая и Шанхайского института технической физики построили свой эксперимент по традиционной схеме, согласно которой в процессе участвуют трое: Алиса (по принятым в криптографии правилам - отправитель), Боб (адресат) и Чарли. У Алисы имеется фотон 1 в произвольном квантовом состоянии, которое необходимо передать Бобу. Чтобы помочь ей, Чарли создает пару квантово запутанных фотонов 2 и 3 и отсылает один из них отправителю, а второй - принимающей стороне.

Затем Алиса производит измерение над своей системой из двух фотонов и сообщает его результат - по обычному классическому каналу связи - Бобу. Последний, получив сообщение, совершает необходимое преобразование над фотоном 3, приводя его состояние к тому виду, какой имело состояние кубита 1. На этом телепортация завершается.Физическая реализация этой схемы, предложенная авторами, также не отличается оригинальностью. Для создания запутанных пар фотонов ученые использовали излучение фемтосекундного УФ-лазера, получаемое путем удвоения частоты из импульсов ближнего ИК-диапазона с длиной волны в 788 нм.

Подготовленные УФ-импульсы направлялись на кристалл бета-бората бария, где в процессе спонтанного параметрического рассеяния рождались запутанные по поляризации фотоны 2 и 3. Частицу 2 посылали Алисе, расположенной рядом, а фотон 3 по отрезку оптоволокна передавался на обычный телескоп-рефрактор и отправлялся к Бобу, на другой берег горного озера Цинхай. На стороне Боба был смонтирован 40-сантиметровый телескоп-рефлектор, выполнявший функции приемника.

Единственной нестандартной деталью, которая и обеспечила возможность телепортации на многокилометровое расстояние, стала система слежения. Ее задача заключалась в том, чтобы ориентировать оптические элементы и наладить бесперебойную связь. В состав системы входили непрерывный, работавший на длине волны в 532 нм, и импульсный (отвечавший за синхронизацию) лазеры, установленные на стороне Чарли, а также мощный 671-нанометровый лазер на стороне Боба. Лазерное излучение фиксировалось камерами и так называемыми четырехквадрантными детекторами, и в случае необходимости автоматика подавала сигнал на поворотные платформы и зеркала с пьезокерамическим приводом.

При испытаниях эта система проявила себя с наилучшей стороны. Собирая данные в течение 14 400 секунд, ученые зарегистрировали 1 171 случай успешной квантовой телепортации.

По мнению авторов, построенный ими комплекс слежения, способный быстро и точно реагировать на перемещения, подойдет и для будущих экспериментов по организации квантовой связи на сверхбольших дистанциях с помощью спутников.

Светлана
КУЗИНА