Første praktiske byggesten til et globalt kvanteinternet

Forskere ved Australian National University (ANU) har taget et stort spring fremad for at levere praktiske byggesten til et globalt kvanteinternet. Holdet, ledet af lektor Matthew Sellars, har vist, at en erbium-dopet krystal er unikt egnet til at muliggøre et globalt telekommunikationsnetværk, der udnytter de underlige egenskaber ved kvantemekanik.

"Bestræbelsen på at bygge en kvantecomputer beskrives ofte som 'rumløbet i det 21. århundrede', men nutidens computere realiserede ikke deres fulde potentiale, før vi havde internettet, "sagde Sellars, Programleder i Center for Quantum Computation and Communication Technology (CQC2T) på ANU. "Vi har vist, at en erbium-dopet krystal er det perfekte materiale til at danne byggestenene i et kvanteinternet, der vil frigøre det fulde potentiale i fremtidige kvantecomputere. Vi havde denne idé for 10 år siden, men mange af vores jævnaldrende fortalte os, at sådan en simpel idé ikke kunne fungere. Når man ser dette resultat, det føles dejligt at vide, at vores tilgang var den rigtige. "

Arbejdet, udgivet i Naturfysik , demonstrerer, hvordan man dramatisk kan forbedre lagringstiden for en telekompatibel kvantehukommelse, en afgørende udfordring, der har unddraget forskere verden over.

"En telekompatibel kvantehukommelse er en vital komponent for et praktisk kvanteinternet, "sagde Dr. Rose Ahlefeldt, DECRA -stipendiat ved ANU og CQC2T.

"Minder giver os mulighed for at buffer og synkronisere kvanteinformation, operationer, der er nødvendige for kvantekommunikation over lange afstande. I øjeblikket, forskere bruger minder, der ikke virker ved den rigtige bølgelængde, og skal anvende en kompliceret konverteringsproces til og fra kommunikationsbølgelængden. Dette kan være ineffektivt, og betyder, at de skal gøre tre meget svære ting i stedet for kun en, " hun sagde.

Erbium, en sjælden jordion, har unikke kvanteegenskaber, så den fungerer i samme bånd som eksisterende fiberoptiske netværk, eliminere behovet for en konverteringsproces.

"Den unikke fordel ved vores teknologi er, at den opererer i samme 1550 nanometerbånd som nutidens telekommunikationsinfrastruktur, gør den kompatibel med de fiberoptiske kabler, der findes i eksisterende netværk, "sagde første forfatter og ph.d. -kandidat Miloš Ranči?." Vi har vist, at erbiumioner i en krystal kan lagre kvanteinformation i mere end et sekund, hvilket er 10, 000 gange længere end andre forsøg, og er lang nok til en dag at sende kvanteinformation til et globalt netværk. "

Sellars sagde, at den nye teknologi også kan betjenes som en kvantelyskilde eller bruges som et optisk link til solid-state kvanteberegningsudstyr, forbinder dem med kvante -internettet.

"Vores materiale er ikke kun kompatibelt med eksisterende fiberoptik, men dens alsidighed betyder, at den vil være i stand til at forbinde med mange typer kvantecomputere, herunder CQC2T's silicium qubits, og superledende qubits som dem, der udvikles af Google og IBM, "sagde Sellars." Dette resultat er så spændende for mig, fordi det giver os mulighed for at tage meget af det principielle arbejde, vi har demonstreret, og gøre det til praktiske enheder til et fuldskala kvanteinternet. "