Прорыв в квантовом интернете: запутанные фотоны переданы на 62 км по обычным проводам

Исследования в области квантового интернета сделали важный шаг вперед благодаря передаче запутанных фотонов на 62 км стандартной линии связи. Эта технология, основанная на использовании фотонов с идентичными квантовыми свойствами, является ключевой для обеспечения безопасности данных и распределенных квантовых вычислений.

Эксперимент проводился между Национальным институтом стандартов и технологий США (NIST) в Гейтерсберге и Университетом Мэриленда в Колледж-Парке. Примечательно, что около 70% линии передачи проходило по воздушным кабелям, которые подвергались воздействию ветра, колебаний и температурных изменений. Эти факторы могли бы нарушить поляризацию света, но исследование показало, что запутанность фотонов сохранялась достаточно долго даже на такой нестабильной инфраструктуре.

Для создания запутанных пар фотонов использовалось состояние Белла Φ+, где горизонтая и вертикальная поляризации фотонов были коррелированы. Один фотон оставался в NIST, а другой передавался в Университет Мэриленда. На линии наблюдались потери в 18 дБ, а также дополнительные 3 дБ от разъемов и оборудования, используемого для поддержания поляризации. При локальном измерении регистрировалось около 200 тыс. пар в секунду, а после передачи — примерно 1500 совпадающих пар в секунду.

Главной задачей эксперимента стала компенсация колебаний поляризации. Для этого исследователи использовали опорный лазерный сигнал, который периодически пропускали через линию. Система измеряла изменения поляризации и корректировала их с помощью алгоритма. Время работы системы на коррекцию составило всего 7,2% от общего времени, что оставило 92,8% для передачи запутанных фотонов. Без этой стабилизации передача запутанных состояний значительно теряла в качестве.

Основной вывод эксперимента заключается в том, что даже существующая инфраструктура может поддерживать передачу запутанных состояний, что открывает перспективы для развития квантового интернета. Однако, скорость передачи данных требует дальнейшей оптимизации.