Учёным удалось телепортировать фотон на расстояние в 100 километров

Фраза «телепортация фотона» звучит не так впечатляюще, если вспомнить всё то, что мы видели в фантастических фильмах и телесериалах. Разумеется, вряд ли в ближайшие десятилетия наука научится телепортировать людей из одного места в другое, но достижение группы исследователей из Национального института стандартов и технологий всё-таки является очень важным для науки. Ведь ранее рекордное расстояние, на которое удавалось телепортировать фотон, составляло всего 25 километров, а учёные смогли увеличить его в целых четыре раза.

Фотон — это мельчайшая частица света, способная переносить энергию. Он обладает нулевой массой и движется с невероятной скоростью, всегда равной скорости света. Фотоны можно рассматривать как своеобразные «кванты» света, которые могут проявлять свойства как частиц, так и волн.

Новый рекорд в телепортации фотонов

Квантовая телепортация – это процесс передачи квантового состояния на некоторое расстояние при помощи классического канала связи. При этом состояние разрушается в точке отправки и воссоздаётся в точке приёма. Термин впервые был использован в журнале Physical Review Letters в 1993 году. Квантовая телепортация не передаёт энергию или вещество на расстояние, а лишь телепортирует информацию, причём не быстрее скорости света, благодаря чему не нарушает принципы современной физики.

Учёным из Национального института стандартов и технологий действительно удалось побить предыдущий рекорд, улучшив его в четыре раза с 25 километров до 100. Они сумели передать квантовую информацию от одного фотона к другому при помощи оптоволоконного кабеля. Получилось у них это благодаря новым детекторам, которые способны улавливать слабый сигнал одинокой световой частицы. Тем не менее, более 99% фотонов, участвующих в эксперименте, так и не смогли добраться до пункта назначения.

ВАЖНО: Ранее ученые телепортировали квантовое состояние фотона на расстояние в 25 километров

Для чего нужна квантовая телепортация

Для чего вообще это нужно? Учёные утверждают, что это достижение в области квантовой телепортации открывает перед ними огромные возможности. К примеру, оно может привести к прорыву в разработке квантовых компьютеров. Или же станет возможно использование квантового шифрования данных, передаваемых на огромные расстояния. В данный момент команда исследователей работает над тем, чтобы увеличить расстояние, на которое они могут передавать данные и повысить эффективность процесса.

Открытия в области изучения фотонов

В последнее время учёные сделали множество поразительных открытий в области квантовой физики, особенно в изучении фотонов — мельчайших частиц света. Осенью 2022 года сразу две группы физиков представили эксперимент, который они назвали «квантовым переворотом времени». В ходе этого эксперимента фотоны перемещались одновременно в обоих направлениях времени — как вперёд, так и назад. Это невероятное открытие может стать основой для разработки квантовых компьютеров и создания теории квантовой гравитации.

В основе этого эксперимента лежат два ключевых принципа квантовой механики: квантовая суперпозиция и квантовая запутанность. Суперпозиция позволяет фотонам находиться в нескольких состояниях одновременно, а запутанность делает частицы взаимозависимыми, даже если они находятся на большом расстоянии друг от друга. В ходе эксперимента учёные смогли разделить фотон, заставив его двигаться в обоих временных направлениях одновременно. Это ещё раз демонстрирует сложность и загадочность квантового мира.

Эти эксперименты открывают двери к пониманию самых загадочных явлений во Вселенной, включая теорию всего и экзотические процессы в чёрных дырах. Кроме того, исследования фотонов и их поведения во времени могут иметь важное значение для квантовых вычислений, что может изменить будущее технологий.