Физики впервые продемонстрировали квантовую телепортацию энергии
Квантовая телепортация — это передача информации из одной части Вселенной в другую, практически мгновенно, без проводов, полей и любых других соединений. Квантовая телепортация впервые была продемонстрирована еще в 1997 году. И за эту работу Антон Цейлингер получил Нобелевскую премию в 2022 году.
Сегодня квантовая телепортация широко используется в квантовых оптических устройствах и стала основополагающей технологией постепенно развивающегося квантового интернета.
Но информация — это не все, что можно передать по квантовому интернету. Можно передать еще и энергию.
Передача энергии
В 2000-х годах японский физик Масахиро Хотта из Университета Тохоку предположил, что с помощью телепортации можно передавать не только информацию, но и энергию. Хотта разработал теоретическую основу для квантовой телепортации энергии.
В новой работе Казуки Икеда из Университета Стони Брук показал, что телепортировать энергию действительно можно. И ничего особо нового не надо для этого придумывать. Икеда использовал теорию Хотты и «обычный» квантовый компьютер компании IBM, доступ к которому можно получить через интернет. «Первая демонстрация квантовой телепортации энергии на реальном квантовом оборудовании состоялась», — пишет Икеда.
Еще Хотта отметил, что любое измерение квантовой системы неизбежно вводит в систему энергию. Если система состоит из двух спутанных частиц, энергия, полученная первой, может быть извлечена из второй. При этом энергия не возникла ниоткуда, она просто передана от одной частицы другой.
Хотта не мог напрямую проверить свои идеи, просто у него не было под рукой квантового компьютера. А вот у Икеды такой компьютер был. Квантовые компьютеры IBM основаны на сверхпроводящих кубитах и доступны через интернет. Икеда написал квантовый алгоритм, который реализует идею Хотты, а затем использовал квантовой компьютер IBM для тестирования этого алгоритма. «Результаты точно согласуются с предсказанием теории», — говорит Икеда.
Правда, пока удалось телепортировать энергию только на расстояния размером с компьютерный чип. Но Икеда уверен, что, если идея работает, ее стоит протестировать и на гораздо больших расстояниях. Он планирует поставить эксперимент по квантовой телепортации энергии по 158-километровому каналу между Университетом Стони Брук и Брукхейвенской национальной лабораторией.
А когда заработает квантовый интернет энергию можно будет передавать по квантовым сетям. Икеда полагает, что все это станет доступно уже в 2030-ые годы.
«Возможность передавать квантовую энергию на большие расстояния приведет к новой революции в квантовой коммуникации», — говорит Икеда. Он предполагает, что энергия и информация будут продаваться через квантовый интернет, а трейдеры будут выбирать, где ее получить наиболее экономически выгодно. Это приведет к новой науке о квантовой информационной экономике, говорит Икеда.
Но до этого еще очень далеко, учитывая, что пока удалось телепортировать очень малую энергию, а квантовый интернет тоже дело будущего.
Возможность телепортации энергии может привести к огромным изменениям, даже к рождению квантовой экономики