Квантовая телепортация может стать реальностью на очень больших расстояниях

Квантово запутанные частицы (КЗЧ) рассматриваются в качестве ряда перспективных технологий, например, квантовых компьютеров или идеально защищенных коммуникационных систем.

КЗЧ представляют собой квантовые объекты, находящиеся в едином состоянии. Даже при удалении на большие расстояния они могут рассматриваться как единое целое. Речь идет о неклассическом эффекте квантовой телепортации, которая активно изучалась в течение последних десятилетий.

Для эффективного использования КЗЧ при построении квантовых компьютерных проблем ученым предстоит решить ряд сложных задач, в том числе и проблему сохранения квантовой запутанности при затухании сигнала и его прохождении через усилитель.

Для современных оптоволоконных систем разработано немало усилителей с редкоземельными элементами. В новой статье чешских, словацких и российских физиков рассказывается о возможности сохранения КЗЧ в определенных классах сигналов при прохождении через усилитель.

Для достижения такого эффекта, ученые предлагают использовать частицы, находящиеся в «негауссовском» состоянии, когда волновая функция в координатном представлении не обладает формой гауссовского волнового пакета.

Волновая функция дает максимальную информацию о состоянии квантового объекта. К сожалению, у обычных фотонов, используемых в большинстве экспериментов с КЗЧ, волновая функция имеет колоколообразную форму гауссовского пакета, поэтому при попытках усилить сигнал состоянии квантовой запутанности разрушаются. 

Ученые выяснили, что используя фотоны с негауссовской волновой функцией, количество пар КЗЧ, сохранившихся при прохождении сигнала через усилитель резко возрастет, а значит, квантовая телепортация может стать реальностью на очень больших расстояниях.