Их система показала точность в 94% при передаче квантового состояния, что значительно превышает типичные показатели для схем, основанных на традиционных линейных оптических компонентах, сообщает SciTechDaily. Ранее телепортация на таких условиях была теоретически возможна, но на практике ограничивалась шумом и ошибками, возникающими при работе с одиночными фотонами.
Ключевую роль в этом достижении сыграла нелинейная оптика — область физики, в которой фотоны могут взаимодействовать друг с другом, чего не происходит в обычной (линейной) оптике. В частности, используется процесс, известный как генерация суммарной частоты — два фотона определенных частот «сливаются», создавая новый фотон с другой частотой. Этот механизм оказался особенно полезным для устранения одного из главных ограничений квантовой телепортации — многофотонного шума.
В реальных квантовых системах источники запутанных фотонов часто производят не одну, а сразу несколько пар частиц, из-за чего становится сложно отличить настоящую телепортацию от случайного сигнала. Генерация суммарной частоты позволяет фильтровать такие ложные срабатывания — процесс происходит только в строго определенных условиях, когда два нужных фотона действительно совпадают по заданным параметрам. Если фотоны случайны или одинаковы по частоте, преобразование не происходит. Таким образом, система «отсекает» шум и существенно повышает точность передачи информации.
Ранее этот подход считался непрактичным из-за низкой эффективности — успешное преобразование происходило в одном случае из ста миллионов. Однако благодаря нанофотонной платформе из индий-галлий-фосфида ученым удалось увеличить эту вероятность в 10 тысяч раз — до одного успешного события на 10 тысяч попыток. Это по-прежнему далеко от идеала, но уже достаточно, чтобы говорить о возможности практического применения в будущих квантовых сетях.
Работа ученых демонстрирует, что квантовая телепортация становится не просто демонстрацией в лаборатории, а основой для создания защищенной связи следующего поколения. Если эффективность технологии удастся еще больше повысить, она может лечь в основу распределенных квантовых вычислений и сверхбезопасной передачи данных в будущем.
