Фотоны телепортировали на рекордное расстояние

Китайские физики осуществили телепортацию фотонов на рекордное расстояние в 97 километров по открытому воздуху. Работа ученых пока не принята к публикации, но ее препринт доступен на сайте Корнельского университета.

Передачу запутанных фотонов проводили с помощью лазера мощностью в 1,3 Ватта над озером, расположенным на уровне 4000 километров над уровнем моря. Поскольку основной проблемой при передаче на такое расстояние оказалось уширение луча, физики решили использовать дополнительный направляющий лазер, который помогал подстроить приемник и передатчик. Помимо уширения луча, потери фотонов были вызваны несовершенством оптики и турбулентностью воздуха.

Тем не менее, за 4 часа удалось передать на расстояние в 97 километров около 1100 запутанных фотонов. Ученые говорят, что наблюдаемые потери не слишком велики и можно надеяться, что в скором времени квантовую телепортацию фотонов можно будет осуществлять и между наземной станцией и коммуникационным спутником. Тем более, что расстояние, достигнутое физиками, всего в несколько раз меньше типичного расстояния между спутником и поверхностью Земли.

Квантовой телепортацией в физике называют мгновенную передачу информации между двумя пространственно разделенными точками без участия передающей среды. Она осуществляется на основе квантового феномена запутанности, когда состояния двух частиц оказываются связанными между собой, даже если они находятся на значительном расстоянии друг от друга. Изменяя состояние одной из частиц, можно мгновенно изменить состояние другой, что может стать основой канала передачи информации.

Ученые проводили передачу запутанных фотонов и раньше, но до сих пор она была существенно ограничена по дальности. Передачу фотонов по оптоволокну удавалось осуществить на расстояние не более километра, из-за того, что частицы взаимодействовали со средой распространения (стеклом) и теряли свои квантовые свойства. Передача по воздуху оказалась существенно более эффективной.

Многие специалисты по шифрованию данных надеются, что технология передачи запутанных фотонов на большое расстояние сможет стать основой для создания каналов связи, практически неуязвимых для желающих перехватить передаваемое сообщение. При квантовой телепортации информация не передается в среде, и поэтому теоретически не может быть перехвачена. В качестве альтернативы передаче запутанных фотонов, физики рассматривают передачу одиночных фотонов, перехват которых станет сразу заметен принимающей стороне.