Квантовая телепортация работает не так, как в научной фантастике: физическая материя никуда не перемещается, процесс не мгновенен. Квантовое состояние одной частицы передается другой благодаря квантовой запутанности. Тем не менее, результат все равно кажется «магией».
Однако в квантовой механике у термина «магия» есть иное, более точное значение — свойство, позволяющее выполнять определенные квантовые операции, которые невозможно эффективно имитировать с помощью обычного компьютера. Представьте себе перевозку грузов. И грузовик, и самолет способны доставить груз из одного города в другой, и для некоторых маршрутов подойдет любой из них. Но у самолета есть возможности, которые грузовик не может воспроизвести — например, способность пересечь океан всего за несколько часов.
Что касается черных дыр, то эти сверхплотные объекты перемешивают квантовую информацию быстрее всего во Вселенной. Попадая внутрь, она настолько безнадежно запутывается со всем остальным содержимым, что восстановить исходные данные становится невероятно сложно — даже если не принимать во внимание горизонт событий.
Однако, согласно законам квантовой механики, просто так уничтожить квантовую информацию Вселенная не может. Более того, в теории, если две черные дыры связаны между собой определенным образом, информацию, которую перемешала одна из них, можно извлечь с помощью другой. На основе этой теории физики из Индийского технологического института разработали протоколы квантовой телепортации, использовав вместо настоящих черных дыр квантовые схемы. И задались вопросом: сколько квантовой вычислительной мощности требует такое перемешивание?
Ученые математически исследовали два разных способа перемешивания квантовой информации в протоколе телепортации, пишет Science Alert. Один использовал класс квантовых операций, известный как клиффордовы схемы. Эти схемы способны создавать запутанность и преобразовывать квантовую информацию, однако не требуют «квантовой магии», а их поведение можно смоделировать на обычном компьютере. Второй случай относился к более общим, случайно выбранным квантовым операциям — так называемым хааровским случайным скремблерам, которые, как правило, обладают значительной «квантовой магией».
Результаты оказались неожиданными: в среднем оба подхода обеспечивали абсолютно одинаковую точность телепортации. Однако при одинаковых средних оценках хааровский подход был существенно более стабильным, чем подход Клиффорда. Это говорит о том, что хотя квантовая магия не обязательна для достижения высокой средней точности, выбор операций перемешивания может весьма существенно влиять на то, насколько стабильно эта точность достигается.
Исследователи также обнаружили, что по мере увеличения размеров моделируемых квантовых систем эффективность подхода Клиффорда возрастала, а точность телепортации приближалась к идеальной — несмотря на то, что операции перемешивания вообще не порождали квантовой «магии».
Разумеется, это не означает, что физики научились телепортировать информацию через реальные черные дыры. Исследование носит теоретический характер и опирается на математические модели квантовых систем в идеализированных условиях. И все же эта фундаментальная работа может лечь в основу будущих попыток воспроизвести и проверить эти протоколы на реальном квантовом оборудовании.
Немецкая телекоммуникационная компания Deutsche Telekom и американская Qunnect успешно провели эксперимент по квантовой телепортации через 30 километров коммерческого оптоволокна. В ходе испытаний, прошедших в январе 2026 года в Берлине, средняя точность телепортации составила 90%, а пиковая достигла 95%.
