Телепортация станет реальностью в 2025 году — ну, по крайней мере, для квантовых компьютеров. В феврале 2025 года Оксфордский университет продемонстрировал телепортацию квантовых данных от одного независимого квантового процессора к другому посредством квантовой запутанности — подвиг, который никогда раньше не совершался. Однако квантовая запутанность не является новой идеей для учёных, и раньше она уже была проверенной концепцией. Целью эксперимента оксфордской команды было продемонстрировать практическое применение, показав, что теория телепортации логики или данных между двумя квантовыми компьютерами с использованием запутанности осуществима в реальности.
Предыдущие эксперименты, проведенные командой, включали передачу квантового алгоритма (алгоритма Гровера) между двумя квантовыми процессорами путем программирования и объединения их вместе для выполнения операций как единого блока. Это достижение знаменует собой первый случай телепортации между полностью функциональными квантовыми компьютерами, а не между отдельными частицами. Это может полностью изменить способы передачи данных и самого Интернета, создав сверхмощные связанные системы, которые, по сути, эволюционируют в будущий квантовый Интернет. Но прежде чем мы углубимся в это, что такое квантовые вычисления и что на самом деле означает телепортация данных?
Что такое квантовый компьютер и как работает запутанность?
Есть два явных различия между обычным настольным компьютером или ноутбуком и квантовым компьютером, подобным Нью-Йоркскому, и все сводится к тому, как они хранят и обрабатывают информацию. Обычные компьютеры используют биты, представляющие собой последовательность нулей или единиц, которые служат фундаментальной двоичной системой для всех цифровых технологий. Каждое приложение, видео или игра — это просто набор битов, которые включаются и выключаются. Квантовые компьютеры, с другой стороны, используют квантовые биты (кубиты), которые могут быть одновременно равными 0 и 1, что называется суперпозицией, пока они не будут измерены. Думайте об этом как о монете, вращающейся в воздухе, которая имеет одновременно орёл и решку, пока не упадёт на поверхность.
Особенность кубитов в том, что они могут запутываться, то есть их состояния связаны. Когда состояние одного измеряется и оно показывает либо 0, либо 1, оно мгновенно определяет состояние другого, независимо от расстояния. Например, представьте себе два кубика, на которых всегда выпадает одно и то же число, даже если один из них находится на другом конце комнаты. Запутывание между компьютерами позволяет кубиту первого компьютера перепутаться с кубитом второго компьютера, образуя связь, которая позволяет реконструировать квантовое состояние в другом месте.
Телепортация действительно имела место?
В процессе квантовой телепортации ученые особым образом измеряют состояние первого кубита. Это измерение объединяется с сигналами, отправляемыми на второй компьютер, позволяя второму кубиту принять то же состояние. Несмотря на то, что информация в первом кубите технически уничтожается и воссоздается во втором, ученые все равно используют термин «телепортация». Это отличается от типичных беспроводных сигналов, которые физически передаются от одного устройства к другому, по-прежнему неся 0 и 1. Эти сигналы могут быть быстрыми, но их скорость все равно ограничена расстоянием и препятствиями, которые встречаются на пути. Их также можно взломать, и их необходимо соединить или подключить через сеть.
В ходе демонстрации телепортации в Оксфорде не произошло никакой физической передачи материалов между компьютерами. Состояние первого кубита исчезло в одном месте и вновь появилось в другом посредством запутанности. Важно отметить, что хотя ни одна частица, несущая исходное состояние кубита, на самом деле не путешествовала, ученым все равно нужно было измерить первый кубит и отправить регулярные (классические) сигналы, чтобы второй кубит мог воссоздать то же состояние. Самое приятное то, что если кто-то попытается подслушать или перехватить запутанную связь, он нарушит квантовое состояние и будет обнаружен. Успешная телепортация квантовых данных является крупным прорывом в науке из-за последствий, которые она может иметь для нашего будущего: квантовые компьютеры смогут работать в 20 000 раз быстрее, чем обычные компьютеры, беспрепятственно работать вместе в любой точке мира и создавать более безопасные сети, которые закладывают основу для настоящего квантового Интернета.
