Οι φυσικοί στα Πανεπιστήμια του Innsbruck στην Αυστρία και του Paris-Saclay στη Γαλλία συνδύασαν όλες τις βασικές λειτουργίες ενός κβαντικού δικτύου μεγάλων αποστάσεων σε ένα ενιαίο σύστημα για πρώτη φορά. Σε ένα πείραμα απόδειξης της αρχής, χρησιμοποίησαν αυτό το σύστημα για να μεταφέρουν κβαντικές πληροφορίες μέσω ενός λεγόμενου κόμβου επαναλήπτη σε απόσταση 50 χιλιομέτρων – αρκετά μακριά για να υποδείξουν ότι τα δομικά στοιχεία πρακτικών, μεγάλης κλίμακας κβαντικών δικτύων ενδέχεται σύντομα να γίνουν σε κοντινή απόσταση.
Τα κβαντικά δίκτυα έχουν δύο θεμελιώδη στοιχεία: τα ίδια τα κβαντικά συστήματα, γνωστά ως κόμβοι, και μία ή περισσότερες αξιόπιστες συνδέσεις μεταξύ τους. Ένα τέτοιο δίκτυο θα μπορούσε να λειτουργήσει συνδέοντας τα κβαντικά bit (ή qubits) πολλαπλών κβαντικών υπολογιστών για να «μοιράζεται το φορτίο» πολύπλοκων κβαντικών υπολογισμών. Θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για εξαιρετικά ασφαλείς κβαντικές επικοινωνίες.
Αλλά η κατασκευή ενός κβαντικού δικτύου δεν είναι εύκολη υπόθεση. Τέτοια δίκτυα συχνά λειτουργούν με τη μετάδοση μεμονωμένων φωτονίων που είναι μπερδεμένα. δηλαδή η κβαντική του κατάσταση είναι στενά συνδεδεμένη με την κατάσταση ενός άλλου κβαντικού σωματιδίου. Δυστυχώς, το σήμα από ένα μόνο φωτόνιο χάνεται εύκολα σε μεγάλες αποστάσεις. Οι φορείς κβαντικών πληροφοριών μπορούν επίσης να χάσουν την κβαντική τους φύση σε μια διαδικασία γνωστή ως αποσυνοχή. Η ενίσχυση αυτών των σημάτων είναι επομένως απαραίτητη.
Επανάληψη χωρίς δισταγμό ή παρέκκλιση
Οι κβαντικοί επαναλήπτες μπορούν να παρέχουν αυτήν την ώθηση, αλλά όχι με απλό τρόπο. Επειδή οι κανόνες της κβαντικής μηχανικής περιορίζουν την αντιγραφή εμπλεκόμενων καταστάσεων, οι επαναλήπτες δεν μπορούν απλώς να αντιγράψουν το σήμα που λαμβάνουν και να το περάσουν στον επόμενο κόμβο. Αντίθετα, πρέπει να αποθηκεύσουν πληροφορίες σε μια λεγόμενη κβαντική μνήμη και στη συνέχεια να τις μεταφέρουν χρησιμοποιώντας μια διαδικασία γνωστή ως μέτρηση κατάστασης Bell (BSM).
Ένας πλήρως ικανός κβαντικός επαναλήπτης πρέπει επίσης να συμμορφώνεται με ορισμένες πρακτικές απαιτήσεις. Πρώτον, τα κβαντικά σήματα πρέπει να βρίσκονται σε μήκη κύματος που χρησιμοποιούνται στις τηλεπικοινωνίες, ώστε να μπορούν να μεταδοθούν μέσω οπτικών ινών χωρίς υπερβολική απώλεια. Δεύτερον, ο χρόνος αποθήκευσης της κβαντικής μνήμης θα πρέπει να υπερβαίνει τον χρόνο που απαιτείται για τη δημιουργία εμπλοκής. Τέλος, κάθε βήμα της διαδικασίας θα πρέπει να είναι ντετερμινιστικό, που σημαίνει ότι τα σήματα πρέπει να παράγονται μετά από κάθε επιτυχημένο βήμα.
Όλα σε ένα
Το πιο πρόσφατο έργο, το οποίο περιγράφεται στο Επιστολές Φυσικής Επισκόπησης, συνδυάζει και τις τρεις πρακτικές απαιτήσεις σε ένα μόνο πείραμα. Στην αρχική ακολουθία γεγονότων, δύο παγιδευμένα ιόντα ασβεστίου εκπέμπουν ένα φωτόνιο το καθένα, σχηματίζοντας δύο μπερδεμένα ζεύγη ιόντων φωτονίου. Εδώ τα παγιδευμένα ιόντα λειτουργούν ως qubits και οι κβαντικές τους καταστάσεις κατανέμονται στο κβαντικό δίκτυο. Τα φωτόνια σε αυτά τα ζεύγη μετατρέπονται στη συνέχεια στο μήκος κύματος των τηλεπικοινωνιών των 1550 nm και αποστέλλονται σε δύο διαφορετικούς κόμβους μέσω χωριστών οπτικών ινών μήκους 25 χιλιομέτρων. Η συνολική απόσταση μεταξύ των κόμβων είναι επομένως 50 km.
Κάθε φορά που ένα από τα φωτόνια φτάνει στον καθορισμένο κόμβο του, η κατάσταση του εμπλεκόμενου ιόντος του αποθηκεύεται στις προστατευμένες καταστάσεις μνήμης του ιόντος. Το σύστημα στη συνέχεια κάνει επανειλημμένες προσπάθειες να στείλει ένα δεύτερο φωτόνιο (μπλεγμένο με το δεύτερο ιόν) στον άλλο κόμβο. Μόλις ανιχνευθούν φωτόνια και στους δύο κόμβους, οι πειραματιστές εκτελούν ένα BSM για να μεταφέρουν τις καταστάσεις ιόντων στα αντίστοιχα μπερδεμένα φωτόνια τους.
Για να δοκιμάσουν αυτό το πρωτόκολλο, οι ερευνητές το επανέλαβαν 44 720 φορές σε διάστημα 33 λεπτών, καταγράφοντας 2053 επιτυχίες σε 2 229 883 προσπάθειες εμπλοκής φωτονίων μεταξύ των απομακρυσμένων κόμβων. Αυτό μπορεί να μην ακούγεται ως υψηλό ποσοστό επιτυχίας, αλλά η παρουσία των μνημών ιόντων έκανε τη δημιουργία εμπλοκής 128 φορές πιο πιθανή. Αυτό δείχνει ότι μπορεί να είναι δυνατές περαιτέρω βελτιώσεις, μέχρι το όριο όπου και οι δύο ανιχνευτές ανιχνεύουν με επιτυχία και τα δύο φωτόνια και περιορίζονται μόνο από την αποσυνοχή στις καταστάσεις μνήμης των ιόντων.
Επέκταση του δικτύου περαιτέρω
Οι ερευνητές μοντελοποίησαν επίσης πόσο μακριά θα μπορούσε να προωθηθεί η μέθοδός τους. Λαμβάνοντας υπόψη όλους τους διαφορετικούς παράγοντες, έδειξαν ότι ένα δίκτυο 17 κόμβων επαναλήπτη που βασίζονται σε ιόντα θα μπορούσε να δημιουργήσει εμπλοκή μεταξύ ιόντων σε απόσταση 800 χιλιομέτρων. Σύμφωνα με τον επικεφαλής ερευνητή Μπεν Λάνιον του Πανεπιστημίου του Ίνσμπρουκ, μέλη της ομάδας σχεδιάζουν τώρα να ξετυλίξουν τις ίνες που βρίσκονται αυτή τη στιγμή στα εργαστήριά τους και να στείλουν τη διαπλοκή έξω από την πανεπιστημιούπολη, στο υπάρχον εμπορικό δίκτυο οπτικών ινών. «Το όραμά μας είναι να βγούμε από το εργαστήριο και να αρχίσουμε να χτίζουμε κβαντικά δίκτυα ύλης και φωτός μεταξύ πόλεων και χωρών», λέει. Κόσμος Φυσικής.
Οι νέοι κβαντικοί επαναλήπτες θα μπορούσαν να ενεργοποιήσουν ένα κλιμακούμενο κβαντικό διαδίκτυο
Ρόναλντ Χάνσον, ένας φυσικός στην QuTech στην Ολλανδία που δεν συμμετείχε στην εργασία, περιγράφει το αποτέλεσμα ως σημαντικό επειδή συνδυάζει πολλά στοιχεία που απαιτούνται για έναν κβαντικό επαναλήπτη. Ειδικότερα, σημειώνει ότι το πείραμα δείχνει λειτουργία πολλαπλών qubit εντός του κόμβου, αποτελεσματικές διασυνδέσεις qubit-φωτονίου και συμβατότητα τηλεπικοινωνιών, με κάθε στοιχείο να λειτουργεί με υψηλή πιστότητα για να δώσει μια καλή συνολική απόδοση - την πιο σχετική μέτρηση. Ενώ ένα πλήρως λειτουργικό κβαντικό Διαδίκτυο είναι ακόμα αρκετά μακριά, ο Hanson πιστεύει ότι αυτή η επίδειξη είναι ένα βήμα προς λειτουργικούς κβαντικούς επαναλήπτες που βασίζονται σε παγιδευμένα ιόντα.
- SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
- EVM Finance. Ενιαία διεπαφή για αποκεντρωμένη χρηματοδότηση. Πρόσβαση εδώ.
- Quantum Media Group. Ενισχυμένο IR/PR. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
- πηγή: https://physicsworld.com/a/quantum-repeater-transmits-entanglement-over-50-kilometres/
- :είναι
- :δεν
- :που
- $UP
- 17
- 50
- 7
- a
- AC
- Σύμφωνα με
- Λογαριασμός
- Μετά το
- Όλα
- Επίσης
- an
- και
- Άλλος
- χώρια
- ΕΙΝΑΙ
- ΠΕΡΙΟΧΗ
- γύρω
- καλλιτέχνης
- AS
- At
- Προσπάθειες
- Austria
- βασίζονται
- BE
- επειδή
- πιστεύει
- Κουδούνι
- μεταξύ
- Μπλοκ
- Μπλε
- ώθηση
- ενίσχυση
- και οι δύο
- Κτίριο
- αλλά
- by
- Ασβέστιο
- υπολογισμοί
- Πανεπιστημιούπολη
- CAN
- δεν μπορώ
- ικανός
- μεταφορείς
- ορισμένες
- Πόλεις
- στενά
- σε συνδυασμό
- συνδυάζει
- εμπορικός
- Διαβιβάσεις
- συμβατότητα
- συγκρότημα
- συμμορφώνονται
- εξαρτήματα
- υπολογιστές
- συνδεδεμένος
- Συνδετικός
- Διασυνδέσεις
- μετατρέπονται
- αντιγραφή
- θα μπορούσε να
- χώρες
- Τη στιγμή
- καταδεικνύει
- περιγράφεται
- καθορισμένο
- εντοπιστεί
- διαφορετικές
- απόσταση
- διανέμονται
- κάθε
- εύκολα
- εύκολος
- αποτελεσματικός
- ηλεκτρικής ενέργειας
- στοιχείο
- στοιχεία
- ενεργοποιήσετε
- αρκετά
- ουσιώδης
- εγκαθιδρύω
- δημιουργία
- εκδηλώσεις
- υπερβαίνω
- υφιστάμενα
- πείραμα
- παράγοντες
- μακριά
- πιστότητα
- Τελικά
- Όνομα
- πρώτη φορά
- Για
- Γαλλία
- από
- πλήρως
- λειτουργικός
- λειτουργίες
- λειτουργία
- θεμελιώδης
- περαιτέρω
- παράγουν
- παίρνω
- Δώστε
- καλός
- Έχω
- he
- Καρδιά
- εδώ
- Ψηλά
- Πως
- HTML
- HTTPS
- εικόνα
- σημαντικό
- βελτιώσεις
- in
- υποδεικνύω
- υποδηλώνει
- πληροφορίες
- αρχικός
- αντί
- διεπαφές
- Internet
- σε
- συμμετέχουν
- ζήτημα
- IT
- ΤΟΥ
- jpg
- Κλειδί
- γνωστός
- εργαστήριο
- Labs
- μεγάλης κλίμακας
- αργότερο
- οδηγήσει
- φως
- Μου αρέσει
- Πιθανός
- LIMIT
- γραμμές
- συνδέονται
- Μακριά
- χάνουν
- off
- έχασε
- που
- ΚΑΝΕΙ
- ύλη
- max-width
- Ενδέχεται..
- νόημα
- μέτρηση
- μηχανική
- Μέλη
- Μνήμες
- Μνήμη
- μέθοδος
- μετρικός
- ενδέχεται να
- Λεπτ.
- περισσότερο
- πλέον
- πολύ
- πολλαπλούς
- πρέπει
- Φύση
- Ανάγκη
- που απαιτούνται
- ανάγκες
- Ολλανδία
- δίκτυο
- δίκτυα
- επόμενη
- Όχι.
- κόμβος
- κόμβων
- Notes
- τώρα
- of
- off
- συχνά
- on
- μια φορά
- ONE
- αποκλειστικά
- λειτουργία
- or
- ΑΛΛΑ
- έξω
- επί
- φόρμες
- ζεύγη
- Ειδικότερα
- passieren
- Εκτελέστε
- επίδοση
- περίοδος
- Φωτόνια
- Φυσική
- Κόσμος Φυσικής
- σχέδιο
- Πλάτων
- Πληροφορία δεδομένων Plato
- Πλάτωνα δεδομένα
- δυνατός
- Πρακτικός
- παρουσία
- διαδικασια μας
- Παράγεται
- προστατεύονται
- πρωτόκολλο
- παρέχουν
- πίεσε
- Quantum
- κβαντικούς υπολογιστές
- κβαντικές πληροφορίες
- Κβαντικό Διαδίκτυο
- Κβαντική μηχανική
- κβαντικά δίκτυα
- κβαντικά συστήματα
- qubits
- Τιμή
- φθάσουν
- Φτάνει
- λαμβάνω
- Red
- εγγραφή
- αξιόπιστος
- μακρινός
- επανειλημμένες
- εκπροσωπούν
- απαιτείται
- απαιτήσεις
- ερευνητής
- ερευνητές
- εκείνοι
- περιορίζω
- περιορισμένος
- αποτέλεσμα
- ανασκόπηση
- κανόνες
- s
- επεκτάσιμη
- Δεύτερος
- στείλετε
- αποστέλλονται
- ξεχωριστό
- Ακολουθία
- διάφοροι
- θα πρέπει να
- έδειξε
- Σήμα
- σήματα
- απλά
- ενιαίας
- So
- μερικοί
- σύντομα
- Ήχος
- Εκκίνηση
- Κατάσταση
- Μελών
- Βήμα
- Ακόμη
- χώρος στο δίσκο
- κατάστημα
- αποθηκεύονται
- ειλικρινής
- επιτυχία
- επιτυχής
- Επιτυχώς
- τέτοιος
- σύστημα
- συστήματα
- λήψη
- Έργο
- τηλεπικοινωνιών
- τηλεπικοινωνιών
- τηλεπικοινωνιών
- λέει
- δοκιμή
- ότι
- Η
- Η περιοχή
- Κάτω Χώρες
- Το κράτος
- τους
- Τους
- τους
- τότε
- επομένως
- Αυτοί
- αυτοί
- αυτό
- τρία
- Μέσω
- thumbnail
- ώρα
- φορές
- προς την
- πολύ
- Σύνολο
- προς
- μεταφορά
- αληθής
- δύο
- Δυστυχώς
- Πανεπιστήμια
- πανεπιστήμιο
- μεταχειρισμένος
- χρησιμοποιώντας
- μέσω
- όραμα
- ήταν
- Τρόπος..
- Ποιό
- ενώ
- Ο ΟΠΟΊΟΣ
- με
- εντός
- χωρίς
- Εργασία
- εργαζόμενος
- κόσμος
- zephyrnet