Учёные впервые успешно телепортировали квантовую информацию между фотонами, излученными разными квантовыми точками

20.11.2025 20:57:00 | iXBT.com

Группа исследователей из Штутгартского университета (Германия) совершила прорыв на пути к созданию практичного квантового интернета. Они впервые продемонстрировали передачу квантовой информации между фотонами, испущенными двумя разными квантовыми точками. Этот успех решает одну из сложнейших задач в создании квантовых ретрансляторов, необходимых для расширения квантовой связи по оптоволоконным сетям на большие расстояния.

Квантовая связь использует отдельные фотоны, поляризация которых кодирует информацию в виде нулей и единиц. Любая попытка прочитать или перехватить это состояние оставляет «следы», что делает систему принципиально безопасной. Однако фотоны ослабевают при прохождении через оптоволоконные кабели, а квантовую информацию нельзя копировать или усиливать.

Квантовые ретрансляторы призваны восстанавливать эту информацию с помощью телепортации, но этот процесс требует почти идентичных фотонов из разных источников. Команда из Штутгарта решила эту проблему с помощью полупроводниковых «островков» нанометрового размера – квантовых точек. Эти квантовые точки генерируют отдельные фотоны с определёнными характеристиками.

Учёным удалось передать квантовую информацию между фотонами, происходящими из двух разных квантовых точек. Для этого проекта учёные сотрудничали с Институтом твёрдого тела и материаловедения им. Лейбница в Дрездене, где были созданы почти идентичные квантовые точки. Как отмечает Тим Штробель, главный автор исследования: «Кванты света из разных квантовых точек никогда раньше не телепортировались, потому что это очень сложная задача». Он добавляет, что фиксированные энергетические уровни внутри квантовых точек позволяют генерировать чётко определённые фотоны по требованию.

Фото: University of Stuttgart

Чтобы продемонстрировать телепортацию, одна квантовая точка произвела отдельный фотон, а другая – пару запутанных фотонов. Один фотон из пары прошёл через 10-метровый оптоволоконный кабель и провзаимодействовал с одиночным фотоном. Это взаимодействие передало состояние поляризации удалённому фотону-партнёру. Квантовые преобразователи частоты скорректировали оставшиеся различия в частоте, чтобы фотоны оставались неразличимыми.

«Передача квантовой информации между фотонами из разных квантовых точек является важным шагом на пути к преодолению больших расстояний», – отмечает профессор Петер Михлер. Предыдущие эксперименты той же группы сохраняли квантовую запутанность на протяжении 36-километрового оптоволоконного кабеля в Штутгарте, что доказывает возможность развёртывания системы на большие расстояния. Текущая установка телепортирует информацию с вероятностью успеха чуть более 70%. Команда хочет улучшить этот показатель за счёт стабилизации квантовых точек, совершенствуя методы изготовления полупроводников.

Подробнее