Et skridt tættere på kvanteinternet ved destillation

Forskere over hele verden arbejder på nye metoder til at realisere et uhakkeligt internet, et internet baseret på kvanteindvikling - en usynlig kvantemekanisk forbindelse - som netværksforbindelser. Den største udfordring er skalering til store netværk, der deler sammenfiltrede forbindelser med mange partikler og netværksknudepunkter. Forskere i Delft og Oxford har nu formået at destillere et stærkt sammenfiltret link ved at kombinere flere svagere kvantelinks til et. Denne metode er afgørende for at realisere et troværdigt kvantenetværk mellem flere kvanteknudepunkter. Dette innovative nye værk er nu blevet offentliggjort i Videnskab magasin.

Uhyggeligt internet

Sikker kommunikation er en af ​​nutidens største digitale udfordringer. Der er en videnskabelig indsats på verdensplan mod nye metoder til at realisere et virkelig sikkert internet baseret på kvantemekanikkens love. Med sådanne netværk, hemmelig aflytning er grundlæggende umulig. Imidlertid, realisering af stærke links i et kvantenetværk, baseret på det kraftfulde, men skrøbelige princip om kvanteindvikling, er en stor videnskabelig udfordring.

"Indviklede partikler opfører sig som én, uafhængig af afstand. Enhver observation af sådanne sammenfiltrede elektroner resulterer i korreleret information, "Professor Ronald Hanson forklarer. Måling af den ene partikel påvirker derfor øjeblikkeligt den anden, også når de er lysår fra hinanden. Albert Einstein troede ikke på, at en sådan forbindelse kunne eksistere, men et omhyggeligt designet eksperiment fra gruppen af ​​professor Hanson i Delft i 2015 nåede verdenspressen for at vise, at dette virkelig er tilfældet. De var i stand til at lykkes med denne mangeårige udfordring ved at sammenfiltre kvanteinformation over afstande på over en kilometer via lette partikler. Forskere arbejder nu mod banebrydende teknologier baseret på sammenfiltring. Stærke forbindelser via kvanteindvikling kan være grundlaget for informationsdeling. 'Oplysningerne findes begge steder, og der er ikke behov for følsomme oplysninger for at rejse ind imellem, "Hanson uddyber, "vi forventer fundamentalt sikre fremtidige netværk baseret på sammenfiltring mellem kvanteknudepunkter:et kvanteinternet." Kraften ved kvanteindvikling er, at den er usynlig for tredjemand:informationen er umulig at aflytte.

Forvikling destillation

Forskergruppen for Ronald Hanson på QuTech er berømt for at realisere netværksforbindelser baseret på kvanteindvikling. De bygger nu videre på dette arbejde med at konstruere det første kvanteinternet. Ronald Hanson:"Vi tager nu et vigtigt skridt fremad. Mens vi først indså sammenfiltrede oplysninger mellem to elektroner i diamanter, vi bruger nu også en af ​​de nukleare spins i hver diamant til midlertidigt at gemme den sammenfiltrede information. "Med oplysningerne gemt sikkert, videnskabsmanden kan forvirre elektronerne igen. Hanson:'Nu har vi to sammenfiltringsforbindelser. Ved at kombinere disse på en smart måde, vi formår at generere et stærkt sammenfiltret link ved hjælp af to svagere sammenfiltrede links, ligesom at destillere whisky ud af lavere alkoholholdige ingredienser. "I princippet denne forviklingsdestillationsproces kan gentages igen og igen, indtil indvikling af høj kvalitet er opnået. "

Udvidelse af muligheder

Den demonstrerede metode er et vigtigt skridt i retning af kvante -internet. Norbert Kalb, en af ​​de førende forfattere til papiret:"For at realisere et sådant netværk, vi har brug for alle ingredienserne på det nuværende internet:en hukommelse, en processor og netværksforbindelser. Nu har vi demonstreret, at nukleare spins kan bruges som minder, der ikke forstyrres af regenererende sammenfiltring mellem elektronspinnene, processorer, «siger Kalb.

I denne publikation Hanson og hans team viste, at sammenfiltring kan lagres i nukleare spins, mens regenerering af sammenfiltring mellem elektronspins. Hanson forklarer de fremtidige muligheder:"Vi kunne nu sammenfiltre elektroner i yderligere kvanteknudepunkter, så vi kan udvide antallet af netværksforbindelser mod et første reelt kvantenetværk. Videnskabeligt, en helt ny verden åbner sig. "Denne sammenfiltringsdestillation er afgørende for det fremtidige kvanteinternet, hvilket kræver flere netværksforbindelser af høj kvalitet. Hanson mener, at fremtiden er inden for rækkevidde:"Om fem år vil vi forbinde fire hollandske byer i et rudimentært kvantenetværk."