Китайские физики поставили рекорд расстояния между запутанными фотонами
Квантовая запутанность — одно из самых загадочных явлений квантовой физики. Оно заключается в том, что фотоны, появившиеся одновременно в одном и том же месте (запутанные фотоны) сохраняют между собой связь: когда меняются свойства одного, свойства другого тоже изменяются, причём происходит это мгновенно. Если бы квантовая запутанность была свойственна объектам макромира — например, людям — мы могли бы, например, решить, что дома кончился хлеб, а кто-нибудь другой тут же отправлялся бы в булочную. Не нужно было бы ни писать, ни звонить, ни как-то иначе передавать информацию.
Природа квантовой запутанности до сих пор неясна: учёные не знают, как один фотон узнаёт о том, что случилось со вторым. Неизвестно также, есть ли у запутанности ограничения по расстоянию между фотонами: чтобы выяснить, существует ли предел, после которого таинственная связь перестаёт действовать, учёные получают пары запутанных фотонов и отправляют их далеко друг от друга. На этот раз китайским физикам удалось разнести запутанные фотоны на огромное расстояние, на порядок больше, чем в предыдущем таком рекорде.
Конечные точки, принявшие запутанные фотоны на Земле, находились друг от друга на расстоянии в 1200 километров, а сам спутник находился в 2,5 тысячах километров над Землёй. Результаты эксперимента опубликованы в журнале Science, а сам спутник даже попал на обложку этого престижного журнала. Предыдущий рекорд разделения запутанных фотонов был поставлен на Земле: кванты света путешествовали по оптоволокну и успели «убежать» друг от друга на сто километров.
ScienseЧтобы получать пары запутанных фотонов, на спутнике «Мо-Цзы» установили кристалл, проходя через который, фотон высокой энергии распадается на два с энергией поменьше. Эти два сравнительно низкоэнергетических фотона запутаны. Затем фотоны отправляли к наземным обсерваториям.
Точность наводки требуется огромная, ведь спутник движется относительно поверхности Земли со скоростью почти в 29 тысяч километров в час, а фотоны очень маленькие. Как объясняет глава исследовательской группы, физик Вей Пан из Китайского технологического университета, «Попасть фотоном со спутника в нужную точку — это всё равно что разглядеть человеческий волос на расстоянии 300 метров».
Достижение китайских физиков ценно не только для теоретиков. Научившись разносить запутанные фотоны на большие расстояния, можно создать квантовые каналы коммуникации, идеально защищённые от взломщиков методами квантовой криптографии. Этим китайские учёные и собираются заняться в ближайшем будущем; защищённый квантовый канал планируют создать между китайскими обсерваториями. Кроме того, в планах — создание международного квантового канала связи и эксперименты с квантовой телепортацией.
