Ще донедавна ідея квантової телепортації через звичайний інтернет здавалася науковою фантастикою. Квантові стани надто крихкі, а сучасні оптоволоконні мережі переповнені даними — від банківських транзакцій до потокового відео. Та у 2024 році американські вчені довели: неможливе можливе.
Дослідники змогли телепортувати квантовий стан світла на відстань понад 30 кілометрів звичайним оптоволоконним кабелем, яким у той самий момент передавався інтенсивний інтернет-трафік. Це перший випадок, коли квантова телепортація була реалізована не в лабораторних умовах, а в реальній мережевій інфраструктурі. Перегляньте відео нижче, щоб ознайомитися з коротким описом їхнього дослідження:
Що таке квантова телепортація насправді
Попри гучну назву, мова не йде про миттєве переміщення об’єктів, як у «Зоряному шляху». Квантова телепортація — це передача стану частинки, наприклад фотона, з одного місця в інше. Початковий стан при цьому знищується, а його точна квантова «копія» відтворюється в іншій точці простору.
Ключову роль у цьому процесі відіграє квантова заплутаність — дивний, але доведений ефект, коли дві частинки залишаються пов’язаними між собою незалежно від відстані. Проблема в тому, що квантові стани дуже нестабільні: будь-який шум, тепло чи електромагнітні перешкоди швидко руйнують їх — фізики називають це декогеренцією.
Чому інтернет — ворог квантових станів
Захистити квантові стани всередині квантового комп’ютера — складно, але можливо. Набагато важче передати один-єдиний фотон через кабель, яким одночасно рухається потік даних зі швидкістю сотні гігабіт за секунду. Це схоже на спробу донести надзвичайно крихку нитку крізь бурю, не давши їй розірватися.
Саме цю задачу й вирішила команда під керівництвом професора Према Кумара з Північно-Західного університету. Вчені ретельно дослідили, як світло розсіюється в оптоволокні, та підібрали такі довжини хвиль і умови передачі, за яких квантовий сигнал майже не зазнає завад.
У результаті квантовий фотон успішно «пережив» подорож поруч із класичним інтернет-трафіком і зберіг свій стан.
Чому це відкриття таке важливе
Цей експеримент довів: для квантового інтернету не обов’язково будувати окрему, спеціалізовану інфраструктуру. Квантові та класичні дані можуть співіснувати в одних і тих самих оптоволоконних мережах — достатньо правильно налаштувати систему.
Це відкриває шлях до створення квантово пов’язаних обчислювальних мереж, надзахищених каналів зв’язку, нових методів вимірювання та сенсорики. Квантова телепортація може стати основою для абсолютно нового рівня шифрування, де перехоплення даних буде фізично неможливим.
Крок до квантового інтернету
Хоча до масового впровадження квантових мереж ще далеко, цей експеримент показує: квантовий інтернет — не абстрактна ідея, а реалістична перспектива. І що найважливіше — він може вирости прямо на базі того інтернету, яким ми користуємося щодня.
Робота американських учених стала ще одним доказом того, що квантові технології поступово виходять за межі лабораторій і починають інтегруватися у реальний світ. Дослідження опубліковане в науковому журналі Optica і вже вважається одним із ключових проривів у сфері квантових комунікацій.