Оволодіння технологіями телепортації квантового стану частинок на великі відстані обіцяє створення комунікаційних мереж нового типу, високошвидкісних і практично недоступних для злому. У свіжому номері журналу відразу дві команди розробників повідомили про великі успіхи в цьому напрямку: канадські вчені домоглися телепортації фотонів на 6,2 кілометра, а їхні колеги з Шанхаю - на 14,7 кілометра в умовах сучасного мегаполісу.
Технології телепортації базуються на явищі квантової заплутаності, при якому статки двох (або більшої кількості) частинок стають взаємозалежними. Будь-які зміни, що відбуваються з частинкою, моментально позначаються на всіх інших «сплутаних» з нею. Щоб телепортувати фотон 1 по каналу квантового зв'язку, одержувачу сигналу (традиційно його називають Боб) потрібно заздалегідь підготувати пару супутаних фотонів 2 і 3, і передати один з них відправнику (Алісі). У Аліси виявляється два фотони (1 і 3), і вона вимірює їх квантовий стан, передаючи результат Бобу звичайним каналом зв'язку. Вимірювання, проведені Алісою над фотоном 3, відбилися на сплутаному з ним фотоні 2, що залишився у Боба. Це дозволяє Бобу відновити вихідний стан фотона 1.
На практиці подібна система зазвичай організовується так, що фотон 2 у Боба набуває тієї ж поляризацію, яку мав початковий фотон 1 Аліси. При цьому сам фотон 1 руйнується, а у Боба виявляється фотон, ідентичний йому. На жаль, численні технічні проблеми поки що ускладнюють збереження заплутаного стану частинок протягом достатнього довгого часу, а також їх передачу.
Перші такі експерименти були проведені в 1997 році, коли фотон вдалося телепортувати на кілька міліметрів. У 2012 році австрійські фізики зуміли збільшити цю відстань до більш ніж 143 кілометрів, продемонструвавши систему квантового зв'язку між парою островів Канарського архіпелагу. Під час нового дослідження команда Вольфганга Тіттеля (Wolfgang Tittel) з Університету Калгарі домоглася телепортації на 6,2 кілометра, використовуючи для роботи звичайні оптоволоконні лінії міського зв'язку. Одночасно з ними група Цзянь-Вей Паня (Jian-Wei Pan) з Науково-технічного університету Китаю провела аналогічні експерименти в Хефеї. «Пропускна здатність» каналу у канадців виявилася вищою (17 фотонів на хвилину), зате їхні китайські колеги домоглися 50-відсоткової надійності зв'язку, тоді як в Калгарі успішно передати і прочитати результат вдавалося лише приблизно для чверті переданих фотонів.
Оглядачі одноголосно оголосили ці результати проривом набагато більш важливим, ніж експерименти на Канарських островах, проведені за допомогою потужних лазерів. Звичайні лінії зв'язку схильні до дії температурного шуму, що викликає постійні мікроскопічні зміни довжини кабелю. На роботі традиційних систем зв'язку це не позначається, проте для створення квантового каналу Тіттелю, Паню і їх колегам довелося вирішити ряд складних технічних проблем, компенсуючи ці коливання.
Раніше фізики з американського Національного інституту стандартів і технологій (NIST) продемонстрували успішну телепортацію по оптоволокну більш ніж на 100 кілометрів, але робота проводилася з використанням спеціальної лінії зв'язку і успішно передати вдалося лише близько 1 відсотка фотонів. Детально про квантову заплутаність, телепортацію, Алісу і Боба можна прочитати в нашій «Квантовій азбуці».