Передача световых сигналов через оптоволоконный оптический кабель является надежным и быстрым методом передачи информации. Но, из-за внутреннего поглощения материала кабеля и других эффектов происходит потеря фотонов. Это не является большой проблемой при передаче мощных импульсов света, но когда дело касается передачи небольшого количества запутанных фотонов, что широко используется в квантовых коммуникациях, потери фотонов могут вызвать перебои в связи. Во время прямой передачи фотонов через свободное пространство, воздух или вакуум, происходит меньшее количество потерь, но возникает другая проблема. На больших расстояниях весьма тяжело выровнять передатчик и приемник таким образом, что бы они всегда находились на одной линии.
Группе китайских ученых удалось успешно решить вышеуказанную проблему с помощью высокоточной следящей системы целеуказания и позиционирования. Используя эту систему, Хуан Иин (Juan Yin) и его коллеги успешно провели квантовую телепортацию, моментальное копирование квантового состояния, фотонов между двумя станциями, находящимися на разных берегах озера Цинхай (Qinghai), шириной в 97 километров. Помимо этого, ученым удалось добиться демонстрации устойчивой квантовой запутанности фотонов в двух приемных станциях, удаленных друг от друга а расстояние 101.8 километра, а источником запутанных фотонов была передающая промежуточная станция, находящаяся на третьей вершине равностороннего треугольника, образованного всеми тремя станциями.
Но самое интересное заключается в том, что передача фотонов осуществлялась по воздуху, без использования оптического кабеля в качестве среды передачи, как это делалось в ходе предыдущих экспериментов. Стоит отметить, что в своей публикации ученые указали на то, что метод квантовой телепортации работает только в темное время суток. Очевидно, что фотоны солнечного света вмешиваются в передачу и делают невозможным четкое определение поляризации принимаемых запутанных фотонов.
Несмотря на недостатки новой системы квантовой телепортации трудно недооценить важность этого достижения. Инновационная следящая система позволит организовать квантовые коммуникации не только на поверхности планеты, но и моментальную связь между землей и космическими аппаратами на околоземной орбите и в глубоком космосе.
Юэо Чен (Yuao Chen), один из авторов научной статьи, описывающей данное достижение, рассказал, что в настоящее время их группа уже работает над решением вопроса осуществления открытой квантовой коммуникации и в дневное время, но пока ученые еще даже и не знают, с какой именно стороны подойти к данной проблеме. Будем надеяться, что им удастся решить проблему в ближайшее время, после чего уже можно будет всерьез задумываться о разработке и внедрении космических квантовых коммуникационных каналов.