I fisici delle Università di Innsbruck in Austria e di Paris-Saclay in Francia hanno combinato per la prima volta tutte le funzionalità chiave di una rete quantistica a lunga distanza in un unico sistema. In un esperimento di prova di principio, hanno utilizzato questo sistema per trasferire informazioni quantistiche tramite un cosiddetto nodo ripetitore su una distanza di 50 chilometri – abbastanza lontano da indicare che gli elementi costitutivi di reti quantistiche pratiche e su larga scala potrebbero presto essere a portata di mano.
Le reti quantistiche hanno due componenti fondamentali: i sistemi quantistici stessi, noti come nodi, e una o più connessioni affidabili tra loro. Una rete di questo tipo potrebbe funzionare collegando i bit quantistici (o qubit) di più computer quantistici per "condividere il carico" di calcoli quantistici complessi. Potrebbe anche essere utilizzato per comunicazioni quantistiche super sicure.
Ma costruire una rete quantistica non è un compito facile. Tali reti spesso funzionano trasmettendo singoli fotoni che rimangono impigliati; cioè, il suo stato quantistico è strettamente legato allo stato di un'altra particella quantistica. Sfortunatamente, il segnale di un singolo fotone si perde facilmente su lunghe distanze. I portatori di informazioni quantistiche possono anche perdere la loro natura quantistica in un processo noto come decoerenza. Potenziare questi segnali è quindi essenziale.
Ripetizione senza esitazione o deviazione
I ripetitori quantistici possono fornire questa spinta, ma non in modo semplice. Poiché le regole della meccanica quantistica limitano la copiatura degli stati entangled, i ripetitori non possono semplicemente copiare il segnale che ricevono e trasmetterlo al nodo successivo. Devono invece archiviare le informazioni in una cosiddetta memoria quantistica e quindi trasferirle utilizzando un processo noto come misurazione dello stato di Bell (BSM).
Un ripetitore quantistico pienamente capace deve anche soddisfare determinati requisiti pratici. In primo luogo, i segnali quantistici devono trovarsi alle lunghezze d’onda utilizzate nelle telecomunicazioni, in modo che possano essere trasmessi attraverso le fibre ottiche senza troppe perdite. In secondo luogo, il tempo di immagazzinamento della memoria quantistica dovrebbe superare il tempo necessario per generare l’entanglement. Infine, ogni fase del processo dovrebbe essere deterministica, il che significa che i segnali devono essere prodotti dopo ogni fase riuscita.
Tutto in uno
L'ultimo lavoro, descritto in Physical Review Letters, combina tutti e tre i requisiti pratici in un unico esperimento. Nella sequenza iniziale di eventi, due ioni calcio intrappolati emettono ciascuno un fotone, formando due coppie fotone-ione entangled. Qui gli ioni intrappolati funzionano come qubit e i loro stati quantistici sono distribuiti sulla rete quantistica. I fotoni di queste coppie vengono poi convertiti nella lunghezza d'onda delle telecomunicazioni di 1550 nm e inviati a due nodi diversi tramite fibre ottiche separate lunghe 25 km. La distanza totale tra i nodi è quindi di 50 km.
Ogni volta che uno dei fotoni raggiunge il nodo designato, lo stato del suo ione entangled viene memorizzato negli stati di memoria protetta dello ione. Il sistema quindi effettua ripetuti tentativi di inviare un secondo fotone (intrecciato con il secondo ione) all'altro nodo. Una volta rilevati i fotoni su entrambi i nodi, gli sperimentatori eseguono un BSM per trasferire gli stati ionici ai rispettivi fotoni entangled.
Per testare questo protocollo, i ricercatori lo hanno ripetuto 44 volte in un periodo di 720 minuti, registrando 33 successi in 2053 tentativi di intrappolare i fotoni tra i nodi remoti. Potrebbe non sembrare un alto tasso di successo, ma la presenza delle memorie ioniche ha reso la creazione di un entanglement 2 volte più probabile. Ciò indica che potrebbero essere possibili ulteriori miglioramenti, fino al limite in cui entrambi i rilevatori rilevano con successo entrambi i fotoni e sono limitati solo dalla decoerenza negli stati di memoria degli ioni.
Estendere ulteriormente la rete
I ricercatori hanno anche modellato fino a che punto il loro metodo potrebbe essere spinto. Tenendo conto di tutti i diversi fattori, hanno dimostrato che una rete di 17 nodi ripetitori basati su ioni potrebbe stabilire un entanglement tra ioni distanti 800 chilometri. Secondo il ricercatore principale Ben Lanyon dell’Università di Innsbruck, i membri del team ora pianificano di svolgere le fibre che sono attualmente nei loro laboratori e inviare il groviglio fuori dal campus, nella rete di fibra ottica commerciale esistente. "La nostra visione è quella di uscire dal laboratorio e iniziare a costruire reti quantistiche di materia e luce tra città e paesi", dice Mondo della fisica.
Nuovi ripetitori quantistici potrebbero consentire un Internet quantistico scalabile
Ronald Hanson, un fisico di QuTech nei Paesi Bassi che non è stato coinvolto nel lavoro, descrive il risultato come importante perché combina diversi elementi necessari per un ripetitore quantistico. In particolare, osserva che l’esperimento dimostra il funzionamento multi-qubit all’interno del nodo, interfacce efficienti qubit-fotoni e compatibilità con le telecomunicazioni, con ciascun elemento che funziona ad alta fedeltà per fornire una buona prestazione complessiva – la metrica più rilevante. Sebbene un’Internet quantistica pienamente funzionante sia ancora lontana, Hanson ritiene che questa dimostrazione sia un passo verso ripetitori quantistici funzionali basati su ioni intrappolati.
- Distribuzione di contenuti basati su SEO e PR. Ricevi amplificazione oggi.
- EVM Finance. Interfaccia unificata per la finanza decentralizzata. Accedi qui.
- Quantum Media Group. IR/PR amplificato. Accedi qui.
- PlatoAiStream. Intelligenza dei dati Web3. Conoscenza amplificata. Accedi qui.
- Fonte: https://physicsworld.com/a/quantum-repeater-transmits-entanglement-over-50-kilometres/
- :È
- :non
- :Dove
- $ SU
- 17
- 50
- 7
- a
- AC
- Secondo
- Il mio account
- Dopo shavasana, sedersi in silenzio; saluti;
- Tutti
- anche
- an
- ed
- Un altro
- a parte
- SONO
- RISERVATA
- in giro
- artista
- AS
- At
- Tentativi
- Austria
- basato
- BE
- perché
- crede
- Campana
- fra
- Blocchi
- Blu
- Incremento
- potenziamento
- entrambi
- Costruzione
- ma
- by
- Calcio
- calcoli
- Campus
- Materiale
- non può
- capace
- vettori
- certo
- Città
- strettamente
- combinato
- combina
- Comunicazioni
- compatibilità
- complesso
- ottemperare
- componenti
- computer
- collegato
- Collegamento
- Connessioni
- convertito
- copiatura
- potuto
- paesi
- Attualmente
- dimostra
- descritta
- designato
- rilevato
- diverso
- distanza
- distribuito
- ogni
- facilmente
- facile
- efficiente
- elettricità
- elemento
- elementi
- enable
- abbastanza
- essential
- stabilire
- stabilire
- eventi
- superare
- esistente
- esperimento
- Fattori
- lontano
- fedeltà
- Infine
- Nome
- prima volta
- Nel
- Francia
- da
- completamente
- funzionale
- funzionalità
- funzionamento
- fondamentale
- ulteriormente
- generare
- ottenere
- Dare
- buono
- Avere
- he
- Cuore
- qui
- Alta
- Come
- HTML
- HTTPS
- Immagine
- importante
- miglioramenti
- in
- indicare
- indica
- informazioni
- inizialmente
- invece
- interfacce
- Internet
- ai miglioramenti
- coinvolto
- problema
- IT
- SUO
- jpg
- Le
- conosciuto
- laboratorio
- Labs
- larga scala
- con i più recenti
- portare
- leggera
- piace
- probabile
- LIMITE
- Linee
- connesso
- Lunghi
- perdere
- spento
- perso
- fatto
- FA
- Importanza
- max-width
- Maggio..
- significato
- meccanica
- Utenti
- memorie
- Memorie
- metodo
- metrico
- forza
- Minuti
- Scopri di più
- maggior parte
- molti
- multiplo
- devono obbligatoriamente:
- Natura
- Bisogno
- di applicazione
- esigenze
- Olanda
- Rete
- reti
- GENERAZIONE
- no
- nodo
- nodi
- Note
- adesso
- of
- MENO
- di frequente
- on
- una volta
- ONE
- esclusivamente
- operazione
- or
- Altro
- su
- ancora
- complessivo
- coppie
- particolare
- passare
- Eseguire
- performance
- periodo
- fotone
- Fisica
- Mondo della fisica
- piano
- Platone
- Platone Data Intelligence
- PlatoneDati
- possibile
- Pratico
- presenza
- processi
- Prodotto
- protetta
- protocollo
- fornire
- spinto
- Quantistico
- computer quantistici
- informazione quantistica
- Internet quantistico
- Meccanica quantistica
- reti quantistiche
- sistemi quantistici
- qubit
- tasso
- raggiungere
- raggiunge
- ricevere
- Rosso
- registrazione
- pertinente
- affidabile
- a distanza
- ripetuto
- che rappresenta
- necessario
- Requisiti
- ricercatore
- ricercatori
- quelli
- limitare
- limitato
- colpevole
- recensioni
- norme
- s
- scalabile
- Secondo
- inviare
- inviato
- separato
- Sequenza
- alcuni
- dovrebbero
- ha mostrato
- Signal
- Segnali
- semplicemente
- singolo
- So
- alcuni
- presto
- Suono
- inizia a
- Regione / Stato
- stati
- step
- Ancora
- conservazione
- Tornare al suo account
- memorizzati
- lineare
- il successo
- di successo
- Con successo
- tale
- sistema
- SISTEMI DI TRATTAMENTO
- presa
- Task
- team
- telecom
- telecomunicazioni
- telecomunicazioni
- dice
- test
- che
- Il
- L'area
- paesi Bassi
- Lo Stato
- loro
- Li
- si
- poi
- perciò
- Strumenti Bowman per analizzare le seguenti finiture:
- di
- questo
- tre
- Attraverso
- miniature
- tempo
- volte
- a
- pure
- Totale
- verso
- trasferimento
- vero
- seconda
- purtroppo
- Università
- Università
- utilizzato
- utilizzando
- via
- visione
- Prima
- Modo..
- quale
- while
- OMS
- con
- entro
- senza
- Lavora
- lavoro
- mondo
- zefiro