|
Осуществили телепортацию по загруженному интернет-кабелю
|
|
|
|
Инженеры Северо-Западного университета первыми успешно продемонстрировали квантовую телепортацию по волоконно-оптическому кабелю, по которому уже проходит интернет-трафик. Это открытие открывает новую возможность объединения квантовой связи с существующими интернет—кабелями, что значительно упрощает инфраструктуру, необходимую для распределенного квантового зондирования или вычислительных приложений. Исследование будет опубликовано в пятницу (20 декабря) в журнале Optica.
|
|
|
|
“Это невероятно интересно, потому что никто не думал, что это возможно”, - сказал Прем Кумар из Northwestern, возглавлявший исследование. “Наша работа показывает путь к созданию квантовых и классических сетей следующего поколения, использующих единую волоконно-оптическую инфраструктуру. По сути, это открывает двери для перехода квантовых коммуникаций на новый уровень”.
|
|
|
|
Эксперт в области квантовых коммуникаций, Кумар является профессором электротехники и вычислительной техники в Северо-Западной инженерной школе Маккормика, где он руководит Центром фотонных коммуникаций и вычислений.
|
|
|
|
Квантовая телепортация, скорость которой ограничена скоростью света, может сделать общение практически мгновенным. Этот процесс основан на использовании квантовой запутанности - технологии, при которой две частицы связаны независимо от расстояния между ними. Вместо того чтобы частицы физически перемещались для доставки информации, запутанные частицы обмениваются информацией на большие расстояния, не перенося ее физически.
|
|
|
|
|
|
|
“В оптической связи все сигналы преобразуются в свет”, - объяснил Кумар. “В то время как обычные сигналы для классической связи обычно состоят из миллионов частиц света, квантовая информация использует одиночные фотоны”.
|
|
|
|
До нового исследования Кумара общепринятая точка зрения предполагала, что отдельные фотоны утонут в кабелях, заполненных миллионами легких частиц, передающих классические сигналы. Это было бы похоже на попытку хрупкого велосипеда проехать по туннелю, забитому мчащимися грузовиками большой грузоподъемности.
|
|
|
|
Кумар и его команда, однако, нашли способ помочь хрупким фотонам избежать интенсивного движения. После проведения углубленных исследований того, как свет рассеивается в волоконно-оптических кабелях, исследователи нашли менее насыщенную длину волны света для размещения своих фотонов. Затем они добавили специальные фильтры, чтобы уменьшить шум от обычного интернет-трафика.
|
|
|
|
“Мы тщательно изучили, как рассеивается свет, и поместили наши фотоны в точку, где этот механизм рассеяния сведен к минимуму”, - сказал Кумар. “Мы обнаружили, что можем осуществлять квантовую коммуникацию без помех со стороны классических каналов, которые присутствуют одновременно”.
|
|
|
|
Чтобы протестировать новый метод, Кумар и его команда проложили волоконно-оптический кабель длиной 30 километров с фотонами на обоих концах. Затем они одновременно отправили по нему квантовую информацию и обычный интернет-трафик. Наконец, они измерили качество квантовой информации на принимающей стороне при выполнении протокола телепортации, выполнив квантовые измерения в промежуточной точке. Исследователи обнаружили, что квантовая информация была успешно передана, несмотря на интенсивный интернет—трафик.
|
|
|
|
Затем Кумар планирует распространить эксперименты на более дальние расстояния. Он также планирует использовать две пары запутанных фотонов, а не одну пару, для демонстрации обмена запутанностями, что является еще одной важной вехой, ведущей к распределенным квантовым приложениям. Наконец, его команда изучает возможность проведения экспериментов с использованием реальных наземных оптических кабелей, а не на катушках в лаборатории. Но, несмотря на то, что предстоит проделать еще больше работы, Кумар настроен оптимистично.
|
|
|
|
“Квантовая телепортация способна обеспечить надежную квантовую связь между географически удаленными узлами”, - сказал Кумар. “Но многие люди долгое время предполагали, что никто не будет создавать специализированную инфраструктуру для передачи частиц света. Если мы правильно выберем длины волн, нам не придется создавать новую инфраструктуру. Классические коммуникации и квантовые коммуникации могут сосуществовать”.
|
|
|
|
Источник
|
