Первый в мире китайский спутник квантовой связи «Мо-цзы» (Micius) осуществил квантовую телепортацию, передавая запутанные фотоны на расстояние 1200 километров.
Китайские ученые преодолели ранее доступное расстояние передачи информации через запутанные фотоны: передача была возможна только до 100 км (62 мили), но с использованием спутника «Мо-цзы», запущенного в августе, данные были телепортированы на расстояние до 1200 км.
Квантовая запутанность — явление столь странное, что даже Эйнштейн выступал против его существования. Пары частиц могут быть неразрывно связаны между собой так, что состояние одного объекта может быть передано другому, независимо от того, насколько они далеко друг от друга. По сути, этот процесс может быть использован для мгновенной «телепортации» информации между ними на теоретически бесконечных расстояниях, что конфликтовало с идеей Эйнштейна: она нарушает закон общей теории относительности, который гласит, что ничто не может двигаться быстрее скорости света.
Как бы это ни было полезно, все это очень чувствительно к помехам от окружающей среды. Предыдущие эксперименты охватывали фотоны в оптическом волокне, чтобы защитить их, передавая сообщение по линии от частицы к частице. Этот метод использовался для установки предыдущей передачи на 100 км, но чем дальше расстояние, тем выше вероятность того, что сообщение будет потеряно или искажено.
Запущенный программой Quantum Experiments at Space Scale (QUESS), спутник «Мо-цзы» стал первым шагом на пути создания глобальной сети квантовой связи. Вместо физических волокон система посылает запутанные фотоны через лазерные лучи, что позволяет свести к минимуму помехи, но это создает свои проблемы в выстраивании связи между передатчиком и приемником, когда спутник движется слишком быстро.
«Это похоже на то, как если бы мы бросили монету с самолета на высоте 100 000 метров над уровнем моря точно в прорезь копилки», — заявил Ванг Цзянью, главный руководитель проекта QUESS, в августе прошлого года, когда спутник был запущен.
Но теперь команде удался этот, казалось бы, невозможный подвиг — использовать систему для передачи квантово-запутанных фотонов на расстояние 1200 км. Для этого лазерный луч на спутнике проходит через разделитель луча, который создает два разных поляризованных состояния: один для приема запутанных фотонов и один для их отправки. Используя это, «Мо-цзы» общается с тремя другими принимающими спутниками на расстоянии в 12 раз превышающем предыдущую передачу, и гораздо эффективнее, чем через оптические волокна.
«Для работы квантовой сети мы уже достигли в триллион раз более эффективное распределение двухфотонной запутанности, чем использование лучших телекоммуникационных волокон», — говорит Цзянь-Вэй Пан, ведущий исследователь проекта.
Квантовая коммуникационная сеть может не только сделать телекоммуникации намного быстрее, но и более безопасными: чувствительность запутанных фотонов к помехам действительно работает в только на благо. Если кто-то несанкционированно попытается подключиться к сигналу, они прервут его, сделав его нечитаемым для них и предупредив официальных пользователей о наличии взлома.
