Ученые добились успешного обмена состоянием квантовой запутанности между двумя источниками фотонов, разделенных 100 километрами оптоволокна - «Наука и технологии»

Группа исследователей из китайского университета Науки и техники (University of Science and Technology of China, USTC) продемонстрировала работу новой технологии, позволяющей производить обмен запутанными фотонами света между двумя источниками, разделенными оптическим волокном, длиной 103 километра. При этом, несмотря на большую длину оптического волокна, оба источника физически разделяло расстояние в 12.5 километров, а для более правдоподобного моделирования условий реального мира часть кабеля была проложена под землей, часть - по воздуху, а оставшаяся часть была сложена в виде бухты в помещении лаборатории.

Из-за высокой восприимчивости к воздействиям из окружающей среды подобный обмен квантовой запутанностью ранее был возможен на расстоянии в несколько километров. При этом, оптическое волокно прокладывалось только в подземном туннеле, что позволяло свести к минимуму отрицательное влияние факторов окружающей среды.

Для того, чтобы произвести обмен запутанностью на рекордном расстоянии, китайские ученые использовали два 1-ГГц независимых источника пар запутанных фотонов, снабженных дополнительными системами, позволяющими получить высокостабильный поток пар запутанных фотонов света. Эти потоки были направлены в оптическое волокно, 77 километров которого хранилось в виде бухты в лаборатории, 1 километр был проложен по воздуху и 25 километров - по туннелям подземных коммуникаций. Это было сделано для того, что бы обеспечить воздействие на передаваемые по оптоволокну фотоны различных видов помех и источников шумов.

Проведенные учеными эксперименты показали, что уровень потерь, задержки и стабильность оптического канала передачи, за счет использования дополнительных мер, соответствовали аналогичным показателям специально защищенных оптоволоконных линий, проложенных исключительно в подземных туннелях. Данное достижение является доказательством того, что технологии передачи квантовой запутанности могут работать не только на "городских" дистанциях, но и на так называемых "междугородних" дистанциях, расстояниях, соответствующих расстояниям между разными городами.
"Обмен квантовой запутанностью на большом расстоянии является ключевым моментом будущих квантовых оптоволоконных сетей, которые станут основой так называемого "квантового Интернета"" - рассказывает Ло Хой-Квонг (Hoi-Kwong Lo), - "И для практической реализации подобных технологий нам потребовались новые методы синхронизации источников фотонов, методы управления и измерения поляризации и новая технология стабилизации излучаемого источником потока фотонов".