Квантовая коммуникация основана на одиночных фотонах, поляризация которых равна нулю или единице. Любая попытка прочитать или перехватить это состояние оставляет следы, что делает систему безопасной. В отличие от цифровых данных, квантовую информацию невозможно скопировать или усилить. Однако фотоны в оптическом волокне подвержены затуханию. Для того чтобы можно было передавать квантовую информацию на большие расстояния, используются квантовые повторители. Они пересылают данные посредством телепортации, но для этого процесса требуются практически идентичные фотоны из разных источников.

Группа ученых из Штутгартского университета решила эту задачу с помощью полупроводниковых островков нанометрового размера. Эти квантовые точки генерируют одиночные фотоны с особыми свойствами.

«Впервые в мире нам удалось передать квантовую информацию между фотонами, исходящими из двух разных квантовых точек», — сказал профессор Петер Михлер.

Фиксированные уровни энергии внутри квантовых точек позволяют генерировать фотоны с заданными свойствами. За создание практически идентичных квантовых точек отвечала группа специалистов из Института исследований твердого тела и материалов им. Лейбница, пишет IE.

Для демонстрации телепортации одна квантовая точка испускала один фотон, а другая — запутанную пару фотонов. Один фотон из пары проходил по 10-метровому оптоволокну и интерферировал с одиночным фотоном. При совмещении они передали состояние поляризации удаленному фотону. Оставшиеся различия в частотах скорректировали квантовые преобразователи частоты, сохранив фотоны идентичными.

В прежних экспериментах ученым той же группы удавалось сохранить запутанность в 36-километровом оптоволоконном кабеле, проложенном через Штутгарт, что доказало возможность передачи данных на большие расстояния. Текущая установка телепортирует информацию с вероятностью чуть более 70%. В дальнейшем команда собирается улучшить этот показатель, стабилизировав квантовые точки.

В прошлом году физики из Гарварда воспользовались уже существующей телекоммуникационной волоконно-оптической сетью Бостона, чтобы протянуть интернет между двумя квантовыми узлами, разделенными рекордно большим расстоянием 35 км.