Китайские физики под руководством доктора Цзянь-Вэй Паня из Научно-технического университета Китая в Шанхае, смогли с помощью спутника «Мао-Цзы» (Micius) «передать» квантово запутанные частицы на рекордное расстояние — статья об этом вышла в журнале Science. Это достижение стало еще одним шагом на пути к созданию защищенных квантовых линий связи.
Стоит вкратце напомнить суть эффекта квантовой спутанности: она заключается в том, что элементарные частицы, расположенные на значительном расстоянии друг от друга, могут менять состояние согласованно и синхронно. Это опровергает «принцип локальности», гласящий, что на элементарную частицу влияет только ее близкое окружение. Например в данном эксперименте физики, выстрелив из лазера в установленный на спутнике кристалл, заставили его испускать пары фотонов, квантово запутанных таким образом, что их поляризация всегда противоположна.
После этого пары были разделены, а составляющие их фотоны были переданы со спутника на два приемника в городах Дэлинха (Тибет) и Линцзян (провинция Юньань). Обе эти станции находятся высоко в горах, что позволило свести к минимуму «деградацию» запутанности фотонов при их прохождении через атмосферу.
Наконец, в финальной паре эксперимента китайские физики случайным образом взяли 1000 фотонных пар, принятых в Дэлинха и Линцзяне, и обнаружили, что фотоны в них имеют противоположную поляризацию гораздо чаще, чем это было бы при случайном распределении.
«Это крупное, важнейшее достижение, — прокомментировал работу китайских коллег физик Томас Дженневайн (Thomas Jennewein) из университета Ватерлоо в Канаде. — Они взяли эту смелую идею и воплотили ее в жизнь».
В то же время, другой физик, Александр Лин (Alexander Ling) из Национального университета Сингапура указывает на то, что Паню и его коллегам удалось «поймать» на Земле только примерно один протон из 6 миллионов, посланных со спутника — а значит, впереди еще много работы.
С 1970-х гг. физики экспериментируют с явлением квантовой запутанности, стараясь разнести «запутанные» частицы как можно дальше друг от друга — ведь таким образом можно было бы передавать зашифрованную информацию на большие расстояния. Однако до сих пор сохранить эффект удавалось на расстоянии максимум 1,3 км между частицами. Дело в том, что «запутанность» быстро деградирует при передачи частиц по воздуху или оптоволкну. Спутники, обменивающиеся информацией через безвоздушное космическое пространство, могут быть решением проблемы.
Именно для поиска таких способов и был запущен в 2015 году «Мао-Цзы» — первый в мире спутник квантовой связи. Свое название он получил в честь древнекитайского философа, который, как считается, впервые в истории человечества проводил оптические эксперименты. В перспективе с помощью «Мао-Цзы» планируется также проводить эксперименты по квантовой телепортации на большие расстояния.
