GPS в телефоне, Wi-Fi в квартире и связь в самолете основаны на радиоволнах, которые переносят информацию от передатчика до приемника. Американские ученые продемонстрировали, как сочетание двух методов — радиочастотного и квантового — позволяет добиться беспрецедентного уровня точности благодаря квантовой запутанности.

Традиционные антенны трансформируют информацию от радиочастотных сигналов в электрический ток. Однако оптические сенсоры, использующие для передачи данных частицы света, намного эффективнее. Фотоны не только содержат больше данных, чем электроны, но и способны передавать сигнал дальше и с меньшими помехами.

Из-за преимуществ оптических сигналов их используют в электрооптических преобразователях для превращения радиочастотных волн в оптические. Инженеры из Университета Аризоны разработали мост между оптической системой и физической величиной в совершенно другой области. В своем эксперименте они совместили ее с радиочастотной областью, но тот же принцип будет работать и в других сценариях. Например, для измерения температуры при помощи фотонов, пишет Phys.org.

После преобразования информации в оптические величины исследователи применили метод квантовой метрологии. Его используют в астрономии для наблюдения за гравитационными волнами. Обычно точность сенсора ограничена так называемым стандартным квантовым лимитом. К примеру, GPS смартфона точно работает в пределах пяти метров. Квантовая метрология использует запутанные частицы для сверхчувствительных измерений. Это открывает для GPS доступ к точности на уровне сантиметров (точнее не имеет практического смысла).

В эксперименте ученые впервые продемонстрировали работу сети из трех сенсоров, связанных друг с другом квантовой запутанностью. Это как если бы группа сотрудников мгновенно сообщала информацию начальникам, а те мгновенно обменивались бы ею между собой. В дальнейшем ничего не мешает увеличить количество сенсоров до сотен.

«Обычно в комплексных системах — например, в беспроводной коммуникационной сети или даже в сотовых телефонах — есть не один сенсор, а набор сенсоров, которые вместе выполняют задачу, — пояснил Чжан Цюньтао, участник проекта. — Мы разработали технологию спутывания этих сенсоров, чтобы они работали не по-отдельности. Эту запутанность они могут использовать для общения между собой во время сбора данных, что значительно повышает эффективность зондирования».