Et kvantenetværk af sammenfiltrede atomure

For første gang har forskere ved University of Oxford været i stand til at demonstrere et netværk af to sammenfiltrede optiske atomure og vise, hvordan sammenfiltringen mellem de fjerntliggende ure kan bruges til at forbedre deres målepræcision, ifølge forskning offentliggjort i denne uge af Naturen .

Forbedring af præcisionen af ​​frekvenssammenligninger mellem flere atomure giver mulighed for at låse op for vores forståelse af alle mulige naturfænomener. Det er f.eks. essentielt ved måling af rum-tidsvariationen af ​​fundamentale konstanter, for geodæsi, hvor frekvensen af ​​atomurene bruges til at måle højden af ​​to steder, og endda i søgen efter mørkt stof.

Grundlæggende grænse for præcision

Entanglement - et kvantefænomen, hvor to eller flere partikler bliver forbundet med hinanden, så de ikke længere kan beskrives uafhængigt, selv på store afstande - er nøglen til at nå den grundlæggende grænse for præcision, der er bestemt af kvanteteorien. Mens tidligere eksperimenter har vist, at sammenfiltring mellem ure i det samme system kan bruges til at forbedre kvaliteten af ​​målingerne, er det første gang, forskere har været i stand til at opnå dette mellem ure i to separate fjernt sammenfiltrede systemer. Denne udvikling baner vejen for applikationer som dem, der er nævnt ovenfor, hvor det er afgørende at sammenligne frekvenserne af atomer på separate steder med den højest mulige præcision.

Bethan Nichol, en af ​​forfatterne til papiret udgivet i Nature , sagde, "Takket være mange års hårdt arbejde fra hele holdet i Oxford, kan vores netværksapparat producere sammenfiltrede par af ioner med høj kvalitet og høj hastighed ved et tryk på en knap. Uden denne evne ville denne demonstration ikke have været mulig. "

State-of-the-art kvantenetværk

Oxford-teamet brugte et avanceret kvantenetværk til at opnå deres resultater. Udviklet af UK's Quantum Computing and Simulation (QCS) Hub, et konsortium af 17 universiteter ledet af University of Oxford, blev dette netværk designet til kvanteberegning og kommunikation snarere end til kvanteforbedret metrologi, men forskernes arbejde viser, at alsidighed af sådanne systemer. De to ure, der blev brugt til eksperimentet, var kun 2 meter fra hinanden, men i princippet kan sådanne netværk skaleres op til at dække meget større afstande.

"Mens vores resultat i høj grad er et proof-of-princip, og den absolutte præcision, vi opnår, er et par størrelsesordener under det nyeste, håber vi, at de viste teknikker en dag kan forbedre de nyeste systemer, " forklarer Dr. Raghavendra Srinivas, en anden af ​​avisens forfattere. "På et tidspunkt vil sammenfiltring være påkrævet, da det giver en vej til den ultimative præcision, som kvanteteorien tillader."

Professor David Lucas, hvis team i Oxford var ansvarlige for eksperimentet, sagde:"Vores eksperiment viser vigtigheden af ​​kvantenetværk for metrologi, med anvendelser til fundamental fysik såvel som til de mere velkendte områder inden for kvantekryptografi og kvantecomputere. ." + Udforsk yderligere

Sammenfiltringen af ​​to kvantehukommelsessystemer 12,5 km fra hinanden