Это позволит использовать атомы в качестве ключевых компонентов повторителей квантовых сигналов и систем защищенной связи, пишут исследователи в статье в журнале Nature.
"Результаты проведенных нами опытов указывают на практическую возможность распределения квантовой запутанности между атомами через обычные оптоволоконные линии связи. В перспективе это позволит нам создать повторители квантовых сигналов, а также квантовые системы распределения ключей, чья работа не будет зависеть от особенностей устройства приемников и передатчиков фотонов", - пишут исследователи.
Одна из главных проблем в работе современных систем квантовой связи заключается в том, что свет постепенно угасает при движении через оптоволокно. Физики пытаются решить эту проблему, разрабатывая так называемые повторители квантовых сигналов. Для их создания необходимо разработать квантовую память - устройство, способное долгое время хранить в себе квантовое состояние частиц света, передаваемых внутри сети.
Группа китайских и немецких физиков под руководством Гаральда Вайнфуртера, профессора Мюнхенского университета (Германия), существенно продвинулась на пути к решению этой проблемы в ходе опытов по квантовому "запутыванию" атомов, удаленных друг от друга на большое расстояние.
Память для "квантового интернета"
Для проведения этого эксперимента исследователи создали три отдельных оптических установки, две из которых были построены вокруг двух одиночных атомов рубидия-87, охлажденных до сверхнизких температур. Третья играла роль связующей станции между ними - она была соединена с каждой из двух других установок при помощи 16,5-километровой линии оптоволоконной связи.
Как объясняют физики, эта связующая станция вырабатывала два набора одиночных частиц света, которые были запутаны друг с другом на квантовом уровне. Эти частицы направлялись в сторону атомов рубидия-87 и взаимодействовали с ними таким образом, что соединяющая фотоны квантовая связь начинала объединять и атомы, удаленные друг от друга на огромное расстояние.
Последующие опыты и замеры, проведенные профессором Вайнфуртером и его коллегами, подтвердили наличие квантовой запутанности между атомами и показали, что подобные объекты можно в принципе использовать для хранения и дальнейшей передачи информации, закодированной в парах запутанных фотонов.
Решение этой задачи, как считают ученые, открывает дорогу для создания повторителей квантового сигнала и прочих устройств, необходимых для организации международных и межконтинентальных наземных квантовых сетей. В дополнение к этому, подобные подходы могут применяться и для создания распределенных квантовых компьютеров, состоящих из множества отдельных, просто устроенных блоков, подытожили ученые.