Телепортация? Это вполне реально

В рамках проекта «дорожной карты» развития России на 2025–2035 годы Агентство стратегических инициатив (АСИ) предполагает внедрение «нейроинтерфейсов, квантовых вычислений, телепортации, использования природоподобных явлений для передачи информации» и др. Требуемые объемы затрат на программу – 10 млрд рублей. Слово «телепортация» многих рассмешило. Алексей Федоров, научный сотрудник Российского квантового центра, объяснил, почему речь идет о вполне реальных вещах.

О какой телепортации идет речь?

Есть телепортация из научной фантастики – когда люди или предметы перемещаются в пространстве на огромные расстояния. Но существует явление, называемое квантовой телепортацией, и именно о нем тут идет речь.

Что такое квантовая телепортация?

Рассмотрим некоторую квантовую систему, например частицу света (фотон) или атом. Про квантовую систему говорят, что она находится в каком-то квантовом состоянии. Это значит, что есть набор величин, которые эту систему характеризуют.

Идея квантовой телепортации состоит в способе передачи не самой квантовой системы, а ее состояния. Для этого используется некоторый агент, который впитывает в себя информацию о квантовом состоянии системы в исходной точке, а потом воспроизводит в конечной точке. Вот и вся телепортация.

Конечно, звучит гораздо скромнее, чем перенос людей из одной точки в другую, однако реальные приложения для такой технологии есть. И сейчас исследователи работают над увеличением расстояния для квантовых коммуникаций. Квантовые коммуникации – это метод защищенной передачи информации, опирающийся на принципы квантовой физики. Идея состоит в том, что за квантовым состоянием в процессе передачи нельзя «подсмотреть», оставшись незамеченным. Так что с помощью передачи квантовых состояний, например в виде фотонов, можно получить ключ для шифрования данных, конфиденциальность которого гарантирована законами природы. Существенное ограничение этой технологии – расстояние. Чтобы увеличить расстояние, на которое можно передать ключ, нужно создать квантовые повторители. Квантовые повторители базируются именно на квантовой телепортации.

Каковы последние разработки?

Несмотря на кажущуюся отдаленность от реальности, квантовая телепортация многократно проверена в экспериментах. Для квантовой телепортации могут быть использованы различные физические системы: фотоны, атомы и другие системы. Рекорд расстояния, на которое могут быть телепортированы квантовые состояния, на сегодняшний день – более 140 км.

Такая телепортация – это не фокус. В нем на самом деле используются квантовые эффекты, то есть это явление происходит на уровне микромира, в котором работают законы квантовой физики. Телепортация имеет огромный потенциал для квантовых коммуникаций и квантовых вычислений.

10 млрд рублей – это много или мало для таких целей?

Развитие квантовых технологий – многолетняя стратегическая задача. По всему миру существуют специальные программы поддержки и развития, исчисляемые сотнями миллионов долларов: $1,5 млрд в Европе, $360 млн в США и $270 млн в Великобритании.

Кроме того, есть поддержка и интерес со стороны индустрии – например, таких компаний, как Google, Microsoft, IBM, вложения которых также находятся на уровне сотен миллионов долларов. Например, Google приобрела квантовый компьютер компании D-Wave, а в Microsoft создали исследовательский центр Station Q. Для обеспечения долгосрочного лидерства нужны не только R&D, а также фундаментальные исследования.

Что уже есть в России?

В России ведутся научные эксперименты по квантовой оптике. Недавно был проведен эксперимент по гибридной квантовой телепортации. Гибридная квантовая телепортация – это специфический вид квантовой телепортации, на входе которого квантовая система, состояние которой закодировано с помощью параметров одного типа (так называемых непрерывных переменных), а на выходе эквивалентное ему квантовое состояние, закодированное в помощью параметров другого типа (дискретные переменные). Это интересное и новое направление исследований.

Когда мы сможем телепортироваться, как в фантастике?

В той форме, которая описана в фантастике, – по-видимому, никогда.