Forskere implementerer sammenfiltringsbytte med uafhængige kilder over 100 km optisk fiber

En gruppe forskere ledet af prof. Zhang Qiang og Pan Jianwei fra University of Science and Technology of China (USTC) har med succes demonstreret sammenfiltringsbytte med to uafhængige kilder 12,5 km fra hinanden ved hjælp af 103 km optisk fiber.

Realisering af langdistanceindviklingsbytte med uafhængige kilder under virkelige forhold er vigtig for både fremtidige kvantenetværk og den grundlæggende undersøgelse af kvante teori.

Imidlertid, på grund af dets høje modtagelighed for miljøvirkninger, demonstration af princippet var tidligere opnået over kun få snesevis af kilometer underjordisk optisk fiber, og der havde ikke været nogen rapport om implementering ved hjælp af optisk fiber længere end 100 km eller brug af suspenderet optisk fiber.

For at øge den eksperimentelle afstand, USTC-forskere udnyttede to uafhængige 1 GHz-ur sekventielle tidsspandfiltrede foton-par-kilder, udviklet flere automatiske stabilitetskontroller, og med succes implementeret en felttest af sammenfiltring, der bytter over et 103 km optisk fiberforbindelse bestående af ca. 77 km optisk fiber inde i laboratoriet, 25 km optisk fiber uden for laboratoriet, men holdt under jorden, og 1 km optisk fiber suspenderet i luften uden for laboratoriet for at tage højde for forskellige typer støjmekanismer i den virkelige verden.

Holdet har øget længden af ​​optisk fiber fra storbyafstand til afstand mellem byer. Det er værd at bemærke, at suspenderet optisk fiber blev brugt i forsøget. Tabet og stabiliteten af ​​den optiske fiberkanal i forsøget var nok til at matche det for en typisk underjordisk optaget fiber med en længde på mere end 100 km.

For at øge begivenhedsraten, forskerne opdaterede kilderne til 1 GHz sekventielle tid-bin sammenfiltrede foton-par kilder. Ud over, de forbedrede polariserings- og forsinkelsessystemet. Værket blev offentliggjort i Optica og med titlen "Entanglement swapping over 100 km optisk fiber med uafhængige sammenfiltrede foton-par kilder."

Opsætningen af ​​dette eksperiment giver en lovende platform for mange grundlæggende tests i fremtiden. Eksperimentets konfiguration tillader den rumlignende adskillelse mellem to afstandsmålinger som udført i eksperimenterne, og forskellige forhold mellem tid og rum kan opnås ved at kombinere både optisk fiber og optisk fiber.

Resultaterne viser, at det er teknisk muligt at realisere forvikling af bytte mellem to byer, selvom der bruges mere suspenderet fiber.

Eksperimentet verificerer også gennemførligheden af ​​sådanne teknologier til kvantunetværk over lange afstande og åbner nye muligheder for fremtidige applikationer i mere komplicerede miljøer.

Som Hoi-Kwong Lo, associeret redaktør af Optica , sagde, "Forvikling af bytte over lange afstande er en afgørende ingrediens for kvantenetværk i optisk fiber. Papiret indeholder vigtige detaljer om synkronisering af kilderne, stabilisering af den optiske afstand, og polarisering. "