Квантовая телепортация: теперь на 143 км

На этой неделе практически одновременно, с разницей в один день, две независимых группы физиков объявили о новом рекорде в области квантовой телепортации, в сто раз превышающим прежний.

Квантовая телепортация в целом представляет собой эффект, вызванный неразрывной связью между двумя "запутанными", то есть рожденными в ходе одного и того же процесса, частицами, разнесенными на сколь угодно большое расстояние, при этом изменение квантового состояния одной частицы тут же изменяет квантовое состояние другой, хотя никакого сигнала об изменениях к этой другой частице не поступало. Этот эффект был открыт еще Эйнштейном (вместе с Розеном и Подольским), который таким образом пытался доказать абсурдность квантовой механики. Потом оказалось, что никакого абсурда здесь нет, но сам этот эффект оставался причудливым теоретическим кунштюком до девяностых годов прошлого века, пока ученым не удалось подтвердить это документально.

Поскольку здесь таились не только очередное подтверждение правильности квантовой механики, но и важные практические применения – полностью защищенная от перехвата связь и возможность использования в квантовых компьютерах будущего - многие лаборатории тут же принялись за квантовую телепортацию, пытаясь увеличить расстояние, на котором один фотон может сообщить другому об изменении своего квантового состояния. Началось с сантиметров, перешло на метры, а последний рекорд составлял уже километр.

И вдруг китайские физики называют новую цифру – 97 километров, расстояние между противоположными берегами озера Кингхай на западе Китая. Используя луч ультрафиолетового лазера, пропущенный через кристалл бария, разделив его и одновременно послав его на два приемника, разделенные почти сотней километров, они добились квантовой телепортации с надежностью 80%. Но не успели ладони их коллег сомкнуться в восторженных аплодисментах, как группа австрийского ветерана квантовой телепортации Антона Зайлингера из Венского университета, сообщила о передаче квантовых состояний на 143 километра, разделяющие два острова на Канарах – Тенерифе и Ла Пальма.

В обоих случаях все было очень непросто – потребовалось создание новых технологий и методов временной синхронизации, потому что синхронизация с помощью GPS здесь уже слишком груба, пришлось также преодолеть проблемы, связанные с погодой, ведь "запутанные" фотоны пересылались через атмосферу, где могли "встретить" туман, дождь, снег и песчаные бури.

Оба эксперимента довольно схожи и преследуют одну и ту же цель – добиться того, чтобы такую "телепортационную" связь можно было бы осуществлять со спутниками. Цель почти достигнута – расстояние до спутника примерно в три раза больше, чем от Тенерифе до Ла Пальма, но атмосфера на этом пути очень разрежена и препятствием не является.