Hvordan man bruger sammenfiltring til langdistance- eller frirumkvantekommunikation

Forviklinger, engang kaldt "uhyggelig handling på afstand" af Einstein, er det fænomen, hvor de adskilte partiklers kvantetilstande ikke kan beskrives uafhængigt. Dette forvirrende fænomen er bredt udnyttet i kvantefysikerens værktøjskasse, og er en nøgleressource for applikationer inden for sikker kvantekommunikation over lange afstande og kvantekryptografiprotokoller. Desværre, sammenfiltrede partikler forstyrres let af deres omgivelser, og deres sammenfiltring mindskes let ved den mindste interaktion med miljøet.

I en nylig undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgang X , et internationalt hold af fysikere fra Østrig, Skotland, Canada, Finland og Tyskland har demonstreret, hvordan kvantesammenfiltring kan styrkes for at overvinde partikeltab eller meget høje støjniveauer, som er uundgåelige i virkelige applikationer uden for laboratoriet. Denne styrkelse opnås ved at afvige fra almindeligt anvendte to-niveau kvantebit, eller qubits. Qubits er todimensionelle systemer, kvanteanalogen til den klassiske bit, med værdier nul eller én. I dette studie, forskerne anvendte i stedet sammenfiltring af systemer med mere end to niveauer. Ved at vikle lyspartikler ind gennem deres rumlige og tidsmæssige egenskaber, Forskere har nu observeret overlevelsen af ​​kvantesammenfiltring under barske miljøforhold for første gang.

Når det kommer til at distribuere lyspartikler uden for et beskyttet laboratorium, miljøforholdene er identiske med de testede. Derfor, eksperimentet er ikke kun en proof-of-princip-implementering, men er klar til langdistance kvantekommunikation under virkelige forhold. Denne nye metode kan derfor vise sig nyttig til at distribuere sammenfiltring i et fremtidigt kvanteinternet.