Физики впервые осуществили квантовую телепортацию под водой

Физики впервые осуществили квантовую телепортацию под водой

Китайским учёным удалось успешно передать информацию между запутанными частицами сквозь толщу морской воды. Подобный вид квантовой коммуникации под водой был использован впервые.

В ходе эксперимента информация передавалась через наполненный морской водой резервуар длиной в 3,3 метра. Учёные утверждают, что с помощью этого же метода можно будет передавать данные в воде на расстояние около 900 метров, не опасаясь перехвата.

«О квантовой коммуникации под водой многие говорили и ранее, но я не знаю никого, кто бы провёл такой эксперимент, – рассказал Томас Дженневайн из канадского Университета Ватерлоо изданию New Scientist. – Очевидное применение технологии – субмарины, которым необходимо безопасно поддерживать связь, не поднимаясь на поверхность».

Это большое достижение, так как предполагается, что квантовая коммуникация (или квантовая телепортация) позволит людям обмениваться сообщениями, которые защищены от перехвата законами физики. Речь идёт о самом надёжном способе шифрования.

В его основе лежит квантовая запутанность – странный феномен, который Эйнштейн прозвал «жутким действием на расстоянии». По сути, квантовая запутанность означает, что две частицы оказываются неразрывно связанными, и когда что-нибудь происходит с одной частицей, это обязательно сказывается на другой, вне зависимости от расстояния между ними.

Воспользовавшись этим механизмом, учёные уже «телепортировали» информацию на огромные расстояния по оптоволокну и даже в открытом космосе.

Ранее в этом году группа китайских исследователей использовала квантовую запутанность, чтобы телепортировать информацию на спутник, находящийся на орбите Земли на расстоянии в более 500 километров.

Но до недавнего времени подобные эксперименты не проводились под водой, которая стремится рассеять любые проходящие через неё лучи. В этом легко убедиться, направив луч лазерной указки на воду.

Для своего эксперимнта исследователи из Шанхайского университета Джао Тонг наполнили 3-метровый резервуар водой из Жёлтого моря.

Затем они создали пару запутанных фотонов, пропустив квант света через специально подобранную кристаллическую решётку. Какой бы поляризацией ни обладал один из фотонов, у другого она будет противоположной.

Эти частицы были размещены по разным сторонам резервуара. Учёные смогли выяснить, что несмотря на метры морской воды между частицами, они могли передавать информацию друг другу 98 процентов времени.

В журнале The Optical Society учёные пишут: «Наши исследования подтвердили возможность создания квантового канала связи в морской воде, и это первый шаг на пути к подводной квантовой коммуникации».

Технология только начинает развиваться, и другим учёным предстоит не только добиться похожих результатов, но и выяснить, может ли передача информации происходить на ещё больших расстояниях в морской воде, не ограниченной рамками резервуара.

По предварительным расчётам исследователей из Китая, квантовая коммуникация в открытой воде возможна на расстоянии в 885 метров.

Но сайт New Scientist сообщает, что другие учёные  ограничивают возможное расстояние квантовой коммуникции лишь 120 метрами.

«Морская вода рассеивает свет, и это затрудняет передачу информации», – рассказал изданию New Scientist физик Джеффри Ульман из Миссурийского университета в городе Колумбия.

Учёным ещё предстоит выяснить, на каком расстоянии можно будет использовать квантовую связь, но они уже доказали её существование, а расширение границ – лишь вопрос времени.

Текст исследования опубликован в журнале The Optical Society.