Мир стал на шаг ближе к квантовому интернету. Исследователям из академии QuTech при Делфтском техническом университете (Нидерланды) удалось создать квантовую запутанность между двумя квантовыми чипами быстрее, чем распадается «переплетение». Об этом сообщает портал Phys.org со ссылкой на журнал Nature.
Квантовая запутанность – феномен квантовой механики, суть которого состоит в том, что состояния двух или более объектов взаимозависимы: информация об одном объекте может дать нам новые знания о другом. К примеру, у нас есть два яблока и два банана, которые могут образовать четыре варианта парных систем. Если два объекта связаны между собой и если мы будем знать, что в системе находится одно яблоко, то мы можем точно определить, что вторым объектом точно является банан (а не, скажем, второе яблоко). При этом связь может сохраняться на расстоянии – даже если удалить объекты друг от друга на много километров.
Квантовая запутанность – перспективное явление, которое ученые стремятся приспособить для мгновенной передачи данных. Используя мощь этого переплетения, теоретически возможно построить квантовый интернет. Однако создание такой квантовой сети – непростая задача: необходимо надежно создать переплетение «по требованию» и поддерживать ее достаточно долго, чтобы передать запутанную информацию на следующий узел. До сих пор это было за пределами возможностей квантовых экспериментов.
Ученые под руководством профессора Рональда Хэнсона (Ronald Hanson) первыми в мире смогли экспериментально создавать запутывание на расстоянии двух метров за долю секунды, по запросу, и теоретически поддерживать это переплетение достаточно долго, чтобы обеспечить запутывание третьего узла. «Теперь задача состоит в том, чтобы первым создать сеть из множества запутанных узлов – первой версии квантового Интернета», – говорит профессор Хэнсон.
В 2015 году исследовательская группа Рональда Хэнсона была первой, кто создал долгоживущие квантовые запутывания на большие расстояния (1,3 км), что позволило команде впервые представить полное экспериментальное доказательство квантовой запутанности. Этот эксперимент является основой нынешнего подхода ученых к развитию квантового интернета. Дистанционные одиночные электроны на алмазных чипах запутываются с использованием фотонов в качестве медиаторов. Однако этот эксперимент не имел необходимой производительности для создания реальной квантовой сети. Тогда ученым удалось установить соединение один раз в час, и оно оставалось активным только на долю секунды. Невозможно было добавить в сеть третий узел, не говоря уже о нескольких узлах.
Исследователи теперь внесли несколько инновационных улучшений в эксперимент. Прежде всего, они продемонстрировали новый метод запутывания. Он позволяет генерировать запутывание 40 раз в секунду между электронами на расстоянии двух метров. Ученые отмечают, что это в тысячу раз быстрее, чем со старым методом. В сочетании с умным способом защиты квантового канала от внешнего шума эксперимент теперь превзошел критический порог. Впервые запутывание может быть создано быстрее, чем оно теряется.
В прошлом году исследователи продемонстрировали, что они смогли защитить квантованную запутанную связь при создании нового соединения. Объединив эти результаты и новые, они готовы создавать квантовые сети с более чем двумя узлами. В планах у исследователей – усовершенствовать систему таким образом, чтобы запутывание происходило по каждому запросу. А далее – связать четыре города в Нидерландах к 2020 году с помощью квантовой запутанности. Если у них получится, это будет самый первый квантовый интернет в мире.
[Изображение: Phys.org]
