Свет — отличный вид носителя информации, классической или квантовой. Однако квантовые коммуникации требуют более сложных технологий, чем современные волоконно-оптические сети. Фотоны, которые переносят квантовую информацию, нельзя усилить — в противном случае, квантовое шифрование будет нарушено. Необходим радикально новое устройство — квантовый повторитель. Без него свет не сможет преодолеть достаточно большое расстояние по кабелю и передать между двумя узлами состояние запутанности.

Один из способов передачи состояния запутанности между двумя узлами — прямой перенос: один из пары запутанных фотонов отправляется в путь, второй остается в квантовой памяти. Существует несколько типов экспериментальных архитектур для квантовых узлов, один из них — так называемое спонтанное параметрическое рассеяние — основан на спонтанном создании спутанных пар фотонов. Этот подход, как пишет Phys.org, выбрали исследователи из европейского Института фотонных наук (ICFO).

В ходе эксперимента они использовали сеть Барселоны, которая соединила здание ICFO с Телекоммуникационным центром Каталонии в форме кольца. По этому кабелю общей длиной около 50 км ученые посылали спутанные фотоны.

Испытания показали, что после того, как сигнал прошел полный круг, свет, созданный в лаборатории, сохранил свои квантовые свойства без существенного ослабления. Это доказывает, что фотонные кубиты не проявляют декогерентность при прохождении десятков километров по оптическому кабелю, проложенному даже по территории крупного города.

После этого исследователи расширили сеть, добавив еще один узел. Там они установили детектор для измерения прибытия фотонов по одному из кабелей, тогда как другой был соединен с преобразователем, который превращает электрический сигнал детектора в свет и посылает его через оптическое волокно. Эксперимент подтвердил работоспособность системы генерации запутанности и доказал, что эта архитектура по праву считается ведущей для реализации квантовой коммуникации на больших расстояниях.

Сразу две независимых команды ученых добились в прошлом году важного прорыва в области квантовой физики. С помощью технологии оптического пинцета им удалось связать не отдельные атомы, а целые молекулы в особое квантовое состояние запутанности.