Международная группа исследователей, в которую вошли специалисты Падерборнского университета и Римского университета Ла Сапиенца, объявила о реализации значимого этапа в разработке технологий квантового интернета. Физикам впервые удалось осуществить телепортацию состояния поляризации одиночного фотона между двумя разделенными в пространстве квантовыми точками. Эксперимент подтвердил возможность передачи квантовой информации между независимыми источниками, что является необходимым условием для построения глобальных сетей связи.
В ходе исследования, результаты которого представлены в журнале Nature Communications, ученые использовали открытый оптический канал протяженностью 270 метров, соединивший два лабораторных корпуса. Основная техническая сложность заключалась в обеспечении взаимодействия двух отдельных излучателей на базе полупроводниковых наноструктур. Ранее аналогичные эксперименты проводились преимущественно с использованием фотонов, полученных из одного и того же источника. Применение независимых квантовых точек позволяет подойти к созданию масштабируемых квантовых ретрансляторов – узлов, передающих сигнал на большие расстояния без потери его свойств.
Проект стал итогом десятилетней совместной работы нескольких европейских научных центров. Квантовые точки были спроектированы в Университете имени Иоганна Кеплера в Линце, а нанорезонаторы изготовлены в Вюрцбургском университете. Для обеспечения точности в Риме задействовали систему синхронизации на базе GPS, сверхбыстрые детекторы и методы активной стабилизации луча для компенсации атмосферных искажений. Точность телепортации составила 82 процента, что существенно превышает классический предел и доказывает сохранение квантовых свойств системы при передаче.
Использование детерминированных источников, способных генерировать фотоны по запросу, решает проблему масштабируемости, с которой сталкивались предыдущие поколения квантовых систем. По словам руководителей исследования, интеграция достижений материаловедения и нанофотоники стала определяющим фактором реализации проекта. Следующей целью группы заявлена демонстрация обмена запутанностью между двумя квантовыми точками, что позволит создать первый полноценный квантовый ретранслятор.
Параллельно с международной группой схожие результаты получили ученые из Штутгарта и Саарбрюккена, применив метод частотной конверсии. Совокупность этих данных свидетельствует о готовности технологий к переходу от лабораторных тестов к проектированию прототипов систем связи нового типа. Подобные решения необходимы для организации защищенных каналов передачи данных и объединения удаленных квантовых вычислителей в единую сеть.
