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

Kvantecomputerteknologi kan have bemærkelsesværdige fordele i forhold til klassisk computerteknologi, herunder en hurtigere hastighed og evnen til at tackle mere komplekse problemer. I de senere år har nogle forskere også undersøgt den mulige etablering af et "kvanteinternet", et netværk, der ville tillade kvanteenheder at udveksle information, ligesom klassiske computerenheder udveksler information i dag.

Kvanteinternettet kunne åbne fascinerende muligheder for adskillige kvanteteknologiske applikationer. For eksempel kunne det muliggøre mere sikker kommunikation, mere præcis fjernmåling og distribuerede kvantecomputernetværk.

Forskere ved University of Science and Technology i Kina og Jinan Institute of Quantum Technology har for nylig demonstreret kvantesammenfiltring mellem to hukommelsesenheder placeret 12,5 km fra hinanden i et bymiljø. Deres papir, udgivet i Physical Review Letters , kunne være et yderligere skridt mod udviklingen af ​​et kvanteinternet.

"I 2020 udgav vi et papir, hvori vi demonstrerer sammenfiltringen af ​​to kvantehukommelser via en fiberforbindelse på 50 km," fortalte Xiao-Hui Bao, en af ​​forskerne, der udførte undersøgelsen, til Phys.org. "I det eksperiment var begge de to minder, vi brugte, placeret inden for et laboratorium og dermed ikke helt uafhængige. Næste trin i vores forskning var at gøre de to minder fuldstændig uafhængige, mens vi placerede en lang afstand mellem dem."

I deres eksperiment introducerede Bao og hans kolleger to kvanteknuder på forskellige steder i et bymiljø og placerede dem i en afstand på 12,5 km fra hinanden. I den første knude, kaldet knude A, viklede de deres første kvantehukommelse ind med en enkelt foton. Denne enkelte foton blev derefter sendt til node B og gemt i den anden kvantehukommelse.

"På denne måde vikler vi de to fjerntliggende kvantehukommelser ind," forklarede Bao. "Da fotonen, der udsendes fra vores hukommelse, er nær infrarød (795 nm), og er ikke egnet til transmission med lavt tab i fiber, gør vi brug af kvantefrekvenskonverteringsteknikken til at flytte fotonens bølgelængde til 1342 nm i stedet for, hvilket forbedrer den generelle transmissionseffektivitet betydeligt."

Mens nogle tidligere undersøgelser havde påvist kvanteforbindelser over lange afstande, involverede de primært overførsel af sammenfiltrede fotoner. På den anden side etablerede Bao og hans kolleger sammenfiltring mellem to atom-baserede kvantehukommelsesenheder.

Dette kunne muliggøre forbindelse mellem flere forskellige noder, hvilket er et nøglekrav for etablering af pålidelige kvantecomputernetværk.

"Den vigtigste præstation af vores seneste arbejde er, at vi realiserede den længste afstand af sammenfiltringsdistribution med kvantehukommelser," sagde Bao. "Sådan sammenfiltring er den grundlæggende ressource til at bygge kvantenetværk og kvanterepeatere."

Det seneste arbejde af Bao og hans kolleger er et bemærkelsesværdigt bidrag til forskningsområdet med fokus på etableringen af ​​et kvanteinternet. Deres demonstration af sammenfiltring mellem to kvantehukommelsessystemer på 12,5 km kunne være et vigtigt skridt i retning af at muliggøre sikker kvantekommunikation over lange afstande.

"I det nuværende eksperiment er den genererede fjernforvikling ikke varslet endnu, hvilket begrænser dens yderligere anvendelser," tilføjede Bao. "I den nærmeste fremtid planlægger vi at implementere en bebudet version, imens planlægger vi også at udvide antallet af noder." + Udforsk yderligere

Forskere opnår rekordsammenfiltring af kvantehukommelser

© 2022 Science X Network