Квантовая телепортация — это метод, позволяющий передавать квантовую информацию между двумя удаленными квантовыми объектами, отправителем и получателем, используя в качестве ресурса явление, называемое квантовой запутанностью.

Уникальность этого процесса заключается в том, что фактическая информация не передается путем отправки квантовых битов (кубитов) по каналу связи, соединяющему две стороны; вместо этого информация уничтожается в одном месте и появляется в другом без физического перемещения между ними. Это удивительное свойство обеспечивается квантовой запутанностью, сопровождаемой передачей классических битов.

В настоящее время квантовая телепортация вызывает большой интерес в области квантовых коммуникаций и квантовых сетей, поскольку она позволяет передавать квантовые биты между узлами сети на очень большие расстояния, используя ранее разделенную запутанность. Это поможет интегрировать квантовые технологии в существующие телекоммуникационные сети и распространить сверхбезопасную связь, обеспечиваемую этими системами, на очень большие расстояния. Кроме того, квантовая телепортация позволяет передавать квантовую информацию между различными видами квантовых систем, например, между светом и веществом или между различными видами квантовых узлов.

Квантовая телепортация была теоретически предложена в начале 90-х годов, а экспериментальные демонстрации были проведены несколькими группами по всему миру. Хотя научное сообщество накопило большой опыт в проведении этих экспериментов, все еще остается открытым вопрос о том, как телепортировать информацию практическим способом, обеспечивая надежную и быструю квантовую связь через протяженную сеть. Очевидно, что такая инфраструктура должна быть совместима с существующими телекоммуникационными сетями.

Кроме того, протокол квантовой телепортации требует применения заключительной операции к телепортированному кубиту, обусловленной результатом измерения телепортации (передаваемым классическими битами), чтобы передать информацию точно и с большей скоростью, что называется активной обратной связью. Это означает, что для приемника требуется устройство, известное как квантовая память, которое может хранить кубиты без ухудшения их характеристик до тех пор, пока не будет реализована окончательная операция. Наконец, эта квантовая память должна быть способна работать в режиме мультиплексирования, чтобы максимизировать скорость телепортации информации, когда отправитель и получатель находятся на большом расстоянии. До настоящего времени ни одна реализация не включала эти три требования в одну демонстрацию.

В недавнем исследовании, опубликованном в Nature Communications, исследователи ICFO Дарио Лаго-Ривера, Елена В. Раконьяк, Самуэле Гранди под руководством профессора ICREA в ICFO Хьюга де Ридматтена сообщили о достижении телепортации квантовой информации на большие расстояния от фотона к твердотельному кубиту — фотону, хранящемуся в мультиплексированной квантовой памяти. В методике использовалась активная схема прямой передачи, которая, вместе с мультимодальностью памяти, позволила максимизировать скорость телепортации. Предложенная архитектура была совместима с телекоммуникационными каналами, что позволило в будущем интегрировать и масштабировать ее для квантовой связи на большие расстояния.