Запутанность поможет ретранслировать квантовый сигнал

Ученые нашли способ создать ретранслятор, который поможет передавать квантовый сигнал на большие расстояния. Добиться этого удалось, «связав» квантовые состояния единичного атома с единичным фотоном. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Квантовая сеть зашифровывает информацию, которую по ней передают, с помощью квантовых состояний частиц. Передача такой информации – самый безопасный способ, потому что любая «прослушка», то есть попытка перехватить сигнал, приведет к изменению квантового состояния, и, значит, к изменению самого сигнала. Однако по этой же причине тяжело создать квантовый ретранслятор – устройство, которое сможет принимать квантовую информацию и передавать ее дальше, не изменияя ее при этом. Ученые из Саарского университета (Германия) предложили способ создания такого ретранслятора с помощью одного атома, одного фотона и оптического волокна.

Исследователи использовали явление квантовой запутанности, при котором состояния частиц оказываются связаны, даже если сами частицы находятся на большом расстоянии. Ученые предположили, что для ретрансляции квантового сигнала можно сначала создать «запутанные» частицы, а затем найти способ передать одну из них на дальнее расстояние – таким образом квантовую информацию можно будет передавать дальше без изменений. В работе принимали участие две лаборатории – одна создавала пары частиц атом-фотон в «запутанном» состоянии, вторая – преобразовывала частоту полученного фотона для передачи по оптическому волокну.

В результате работы исследователи создали установку, которая может стать основным составным элементом квантового ретранслятора. В их установке атом кальция помещался в ловушку из атомов железа, а затем под воздействием лазера излучал фотон в определенном квантовом состоянии. Этот фотон попадал в преобразователь частот, после которого его состояние оказывалось все еще связанным с испустившим его атомом кальция. Ученым удалось передать такой фотон на расстояние, равное нескольким этажам корпуса университета. Авторы заявляют, что с помощью этой разработки можно будет вскоре ретранслировать квантовый сигнал на расстояния более 20 км.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.