Создан квантовый канал связи рекордной длины

Исследование ученых носило сугубо прикладной характер. Они построили канал связи, связывающий две лаборатории и состоящий из оптического кабеля длиной 60 метров и пары оптических ловушек на концах. В этих устройствах система зеркал и лазерных лучей создает так называемую потенциальную яму — регион пространства, где атому находиться энергетически более выгодно. Поэтому после попадания в ловушку он там и находится.

В ловушках располагались атомы рубидия. Они (точнее их спины) исполняли роль кубитов — квантовых битов, которые, в отличие от традиционных элементарных единиц информации, способных принимать только два значения («ноль» и «единица»), могут находиться в суперпозиции этих двух состояний. Как следствие, кубит при измерении с некоторой вероятностью покажет «ноль», а с некоторой — «единица».

Внутрь ловушки ученые запускали фотон. Он отражался от зеркал десятки тысяч раз, что увеличивало вероятность взаимодействия с атомом рубидия. Если такое взаимодействие происходило, фотон получал информацию о квантовом состоянии атома. Затем, пролетев по кабелю, он взаимодействовал с другим атомом. Таким методом ученым удалось передавать квантовое состояние с одного атома на другой, а также запутать два атома рубидия (квантовая запутанность означает, что состояния атомов оказываются в некотором смысле взаимосвязаны).

По словам ученых, в настоящее время основной проблемой (помимо громоздкости и дороговизны оборудования) подобных сетей являются большие потери фотонов по пути от одного атома к другому. Тем не менее, исследователи считают, что эту проблему в будущем можно будет решить.