Forskere opretter første sammenhængsforbindelsesforbindelse

Det er lykkedes forskere ved QuTech i Delft at generere kvanteindvikling mellem to kvantechips hurtigere, end forviklingen går tabt. Via en ny smart sammenfiltringsprotokol og omhyggelig beskyttelse af forvikling, forskerne under ledelse af prof. Ronald Hanson er de første i verden til at levere et sådant kvantelink på forespørgsel. Dette åbner døren for at forbinde flere kvanteknudepunkter og skabe det allerførste kvantenetværk i verden. Deres resultater offentliggøres i Natur .

Ved at udnytte kraften i kvanteindvikling, det er teoretisk muligt at opbygge et kvanteinternet, der er usårligt for aflytning. Imidlertid, realiseringen af ​​et sådant kvantenetværk er en reel udfordring - det er nødvendigt at skabe sammenfiltring pålideligt på efterspørgsel, og vedligeholde den længe nok til at videregive den sammenfiltrede information til den næste knude. Indtil nu, dette har været uden for evnen til kvanteeksperimenter.

Forskere ved QuTech i Delft har nu som de første eksperimentelt generet forvikling over en afstand på to meter på en brøkdel af et sekund, på forespørgsel, og teoretisk vedligeholde denne sammenfiltring længe nok til at muliggøre sammenfiltring til en tredje knude. "Udfordringen er nu at være den første til at oprette et netværk af flere sammenfiltrede noder - den første version af et kvanteinternet, siger professor Hanson.

I 2015, Ronald Hansons forskergruppe var den første til at generere langvarig kvanteforvikling over en lang afstand (1,3 kilometer), , giver dem mulighed for at levere fuldt eksperimentelt bevis på kvanteforvikling for første gang. Dette eksperiment er grundlaget for deres nuværende tilgang til udvikling af et kvanteinternet. Fjerne enkeltelektroner på diamantchips er viklet ind ved hjælp af fotoner som mediatorer. Imidlertid, dette eksperiment har ikke haft den nødvendige ydeevne til at skabe et rigtigt kvante netværk. Hanson siger, "I 2015, det lykkedes os at etablere en forbindelse en gang i timen, mens forbindelsen kun forblev aktiv i en brøkdel af et sekund. Det var umuligt at tilføje en tredje knude, endsige flere noder, til netværket. "

Forskerne har nu foretaget flere innovative forbedringer af eksperimentet. Først og fremmest, de demonstrerede en ny sammenfiltringsmetode. Dette giver mulighed for generering af sammenfiltring 40 gange i sekundet mellem elektroner i en afstand af to meter. Medforfatter Peter Humphreys siger, "Dette er tusind gange hurtigere end med den gamle metode." I kombination med en smart måde at beskytte kvanteleddet mod ekstern støj, eksperimentet har nu overskredet en afgørende tærskel. For første gang, sammenfiltring kan skabes hurtigere, end den går tabt.

Gennem tekniske forbedringer, den eksperimentelle opsætning er nu altid klar til sammenfiltring-on-demand. Hanson siger, "Ligesom på det nuværende internet, vi vil altid være online, systemet skal vikle ind på hver anmodning. "Forskerne har opnået dette ved at tilføje smarte kvalitetskontroller. Humphreys siger, "Disse kontroller tager kun en brøkdel af den samlede eksperimentelle tid, samtidig med at vi kan sikre, at vores system er klar til sammenfiltring, uden manuel handling. "

Forskerne demonstrerede sidste år, at de var i stand til at beskytte et kvanteindviklet link, mens en ny forbindelse blev genereret. Ved at kombinere dette og deres nye resultater, de er klar til at oprette kvante netværk med mere end to noder. Delft -forskerne planlægger nu at realisere et sådant netværk mellem flere kvanteknudepunkter. Hanson siger, "Sammen med partnere som KPN, vi ønsker at forbinde fire byer i Holland inden 2020 via kvanteindvikling. Dette vil være det allerførste kvante -internet i verden. "