Fysikere ved universiteterne i Innsbruck i Østrig og Paris-Saclay i Frankrig har for første gang kombineret alle nøglefunktionerne i et langdistance kvantenetværk i et enkelt system. I et proof-of-principle-eksperiment brugte de dette system til at overføre kvanteinformation via en såkaldt repeater-knude over en afstand på 50 kilometer – langt nok til at indikere, at byggestenene i praktiske, storskala kvantenetværk snart kan være Indenfor rækkevidde.
Kvantenetværk har to grundlæggende komponenter: selve kvantesystemerne, kendt som noder, og en eller flere pålidelige forbindelser mellem dem. Et sådant netværk kunne fungere ved at forbinde kvantebits (eller qubits) fra flere kvantecomputere for at "dele belastningen" af komplekse kvanteberegninger. Det kan også bruges til supersikker kvantekommunikation.
Men at bygge et kvantenetværk er ingen nem opgave. Sådanne netværk fungerer ofte ved at transmittere enkelte fotoner, der er viklet ind; det vil sige, at dens kvantetilstand er tæt forbundet med tilstanden af en anden kvantepartikel. Desværre går signalet fra en enkelt foton let tabt over lange afstande. Bærere af kvanteinformation kan også miste deres kvantenatur i en proces kendt som dekohærens. Det er derfor vigtigt at øge disse signaler.
Gentagelse uden tøven eller afvigelse
Quantum repeatere kan give dette boost, men ikke på en ligetil måde. Fordi kvantemekanikkens regler begrænser kopieringen af sammenfiltrede tilstande, kan repeatere ikke blot kopiere det signal, de modtager, og sende det videre til den næste knude. I stedet skal de gemme information i en såkaldt kvantehukommelse og derefter overføre den ved hjælp af en proces kendt som en klokketilstandsmåling (BSM).
En fuldt kapabel kvanterepeater skal også overholde visse praktiske krav. For det første skal kvantesignalerne have bølgelængder, der bruges i telekommunikation, så de kan transmitteres gennem optiske fibre uden for meget tab. For det andet bør lagringstiden for kvantehukommelsen overstige den tid, der er nødvendig for at generere sammenfiltring. Endelig bør hvert trin i processen være deterministisk, hvilket betyder, at der skal produceres signaler efter hvert vellykket trin.
Alt i ét
Det seneste værk, som er beskrevet i Physical Review Letters, kombinerer alle tre praktiske krav i et enkelt eksperiment. I den indledende sekvens af begivenheder udsender to fangede calciumioner hver en foton, der danner to sammenfiltrede foton-ion-par. Her fungerer de fangede ioner som qubits, og deres kvantetilstande er fordelt over kvantenetværket. Fotonerne i disse par konverteres derefter til telekommunikationsbølgelængden på 1550 nm og sendes til to forskellige noder via separate 25 km lange optiske fibre. Den samlede afstand mellem knudepunkter er således 50 km.
Når en af fotonerne når sin udpegede knude, bliver tilstanden af dens sammenfiltrede ion lagret i ionens beskyttede hukommelsestilstande. Systemet gør derefter gentagne forsøg på at sende en anden foton (indviklet med den anden ion) til den anden knude. Når først fotoner er detekteret ved begge noder, udfører forsøgslederne en BSM for at overføre iontilstandene til deres respektive sammenfiltrede fotoner.
For at teste denne protokol gentog forskerne den 44 720 gange over en periode på 33 minutter og registrerede 2053 succeser i 2 229 883 forsøg på at vikle fotoner ind mellem de fjerne knudepunkter. Det lyder måske ikke som en høj succesrate, men tilstedeværelsen af ionhukommelserne gjorde etablering af sammenfiltring 128 gange mere sandsynlig. Dette indikerer, at yderligere forbedringer kan være mulige, op til den grænse, hvor begge detektorer med succes detekterer begge fotoner og kun er begrænset af dekohærens i ionernes hukommelsestilstande.
Udvidelse af netværket yderligere
Forskerne modellerede også, hvor langt deres metode kunne skubbes. Under hensyntagen til alle de forskellige faktorer viste de, at et netværk af 17 ion-baserede repeater-knuder kunne etablere sammenfiltring mellem ioner 800 kilometer fra hinanden. Ifølge ledende forsker Ben Lanyon fra universitetet i Innsbruck planlægger medlemmer af teamet nu at rulle de fibre, der i øjeblikket er i deres laboratorier, og sende sammenfiltringer ud af campus, ind i det eksisterende kommercielle optiske fibernetværk. "Vores vision er at komme ud af laboratoriet og begynde at bygge kvantenetværk af stof og lys mellem byer og lande," siger han. Fysik verden.
Nye kvanterepeatere kunne muliggøre et skalerbart kvanteinternet
Ronald Hansen, en fysiker ved QuTech i Holland, som ikke var involveret i arbejdet, beskriver resultatet som vigtigt, fordi det kombinerer flere elementer, der kræves til en kvanterepeater. Især bemærker han, at eksperimentet demonstrerer multi-qubit-drift inde i knudepunktet, effektive qubit-foton-grænseflader og telekomkompatibilitet, hvor hvert element arbejder ved high fidelity for at give en god samlet ydeevne - den mest relevante metrik. Mens et fuldt fungerende kvanteinternet stadig er et stykke væk, mener Hanson, at denne demonstration er et skridt mod funktionelle kvanterepeatere baseret på fangede ioner.
- SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
- EVM Finans. Unified Interface for Decentralized Finance. Adgang her.
- Quantum Media Group. IR/PR forstærket. Adgang her.
- PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Viden forstærket. Adgang her.
- Kilde: https://physicsworld.com/a/quantum-repeater-transmits-entanglement-over-50-kilometres/
- :er
- :ikke
- :hvor
- $OP
- 17
- 50
- 7
- a
- AC
- Ifølge
- Konto
- Efter
- Alle
- også
- an
- ,
- En anden
- fra hinanden
- ER
- OMRÅDE
- omkring
- kunstner
- AS
- At
- Forsøg på
- Østrig
- baseret
- BE
- fordi
- mener
- Bell
- mellem
- Blocks
- Blå
- boost
- fremme
- både
- Bygning
- men
- by
- Kalk
- beregninger
- Campus
- CAN
- kan ikke
- stand
- luftfartsselskaber
- vis
- byer
- nøje
- kombineret
- kombinerer
- kommerciel
- Kommunikation
- kompatibilitet
- komplekse
- overholde
- komponenter
- computere
- tilsluttet
- Tilslutning
- Tilslutninger
- konverteret
- kopiering
- kunne
- lande
- For øjeblikket
- demonstrerer
- beskrevet
- udpeget
- opdaget
- forskellige
- afstand
- distribueret
- hver
- nemt
- let
- effektiv
- elektricitet
- element
- elementer
- muliggøre
- nok
- væsentlig
- etablere
- oprettelse
- begivenheder
- overstige
- eksisterende
- eksperiment
- faktorer
- langt
- troskab
- Endelig
- Fornavn
- første gang
- Til
- Fransk vin
- fra
- fuldt ud
- funktionel
- funktionaliteter
- fungerer
- fundamental
- yderligere
- generere
- få
- Giv
- godt
- Have
- he
- Hjerte
- link.
- Høj
- Hvordan
- HTML
- HTTPS
- billede
- vigtigt
- forbedringer
- in
- angiver
- angiver
- oplysninger
- initial
- i stedet
- grænseflader
- Internet
- ind
- involverede
- spørgsmål
- IT
- ITS
- jpg
- Nøgle
- kendt
- lab
- Labs
- storstilet
- seneste
- føre
- lys
- ligesom
- Sandsynlig
- GRÆNSE
- linjer
- forbundet
- Lang
- taber
- off
- tabte
- lavet
- maerker
- Matter
- max-bredde
- Kan..
- betyder
- måling
- mekanik
- Medlemmer
- Memories
- Hukommelse
- metode
- metrisk
- måske
- minutter
- mere
- mest
- meget
- flere
- skal
- Natur
- Behov
- behov
- behov
- Holland
- netværk
- net
- næste
- ingen
- node
- noder
- Noter
- nu
- of
- off
- tit
- on
- engang
- ONE
- kun
- drift
- or
- Andet
- ud
- i løbet af
- samlet
- par
- særlig
- passerer
- Udfør
- ydeevne
- periode
- Fotoner
- Fysik
- Fysik verden
- fly
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatoData
- mulig
- Praktisk
- tilstedeværelse
- behandle
- produceret
- beskyttet
- protokol
- give
- skubbet
- Quantum
- kvantecomputere
- kvanteinformation
- Kvante internet
- Kvantemekanik
- kvantenetværk
- kvantesystemer
- qubits
- Sats
- nå
- når
- modtage
- Rød
- registrering
- relevant
- pålidelig
- fjern
- gentaget
- repræsenterer
- påkrævet
- Krav
- forsker
- forskere
- dem
- begrænse
- begrænset
- resultere
- gennemgå
- regler
- s
- skalerbar
- Anden
- send
- sendt
- adskille
- Sequence
- flere
- bør
- viste
- Signal
- signaler
- ganske enkelt
- enkelt
- So
- nogle
- snart
- Lyd
- starte
- Tilstand
- Stater
- Trin
- Stadig
- opbevaring
- butik
- opbevaret
- ligetil
- succes
- vellykket
- Succesfuld
- sådan
- systemet
- Systemer
- tager
- Opgaver
- hold
- telecom
- telekommunikation
- telekommunikation
- fortæller
- prøve
- at
- Området
- Holland
- Staten
- deres
- Them
- selv
- derefter
- derfor
- Disse
- de
- denne
- tre
- Gennem
- thumbnail
- tid
- gange
- til
- også
- I alt
- mod
- overførsel
- sand
- to
- desværre
- Universiteter
- universitet
- anvendte
- ved brug af
- via
- vision
- var
- Vej..
- som
- mens
- WHO
- med
- inden for
- uden
- Arbejde
- arbejder
- world
- zephyrnet