Fizycy z uniwersytetów w Innsbrucku w Austrii i Paris-Saclay we Francji po raz pierwszy połączyli wszystkie kluczowe funkcje dalekosiężnej sieci kwantowej w jeden system. W eksperymencie weryfikującym zasadę wykorzystali ten system do przesyłania informacji kwantowej za pośrednictwem tak zwanego węzła wzmacniającego na odległość 50 kilometrów – wystarczająco daleko, aby wskazać, że elementy składowe praktycznych, wielkoskalowych sieci kwantowych mogą wkrótce zostać w zasięgu ręki.
Sieci kwantowe składają się z dwóch podstawowych elementów: samych systemów kwantowych, zwanych węzłami, oraz jednego lub większej liczby niezawodnych połączeń między nimi. Taka sieć mogłaby działać poprzez połączenie bitów kwantowych (lub kubitów) wielu komputerów kwantowych w celu „podzielenia obciążenia” złożonymi obliczeniami kwantowymi. Można go również wykorzystać do superbezpiecznej komunikacji kwantowej.
Jednak zbudowanie sieci kwantowej nie jest łatwym zadaniem. Takie sieci często działają poprzez transmisję pojedynczych splątanych fotonów; to znaczy, że jej stan kwantowy jest ściśle powiązany ze stanem innej cząstki kwantowej. Niestety, sygnał pojedynczego fotonu łatwo ulega utracie na duże odległości. Nośniki informacji kwantowej mogą również utracić swój charakter kwantowy w procesie znanym jako dekoherencja. Wzmocnienie tych sygnałów jest zatem niezbędne.
Powtarzanie bez wahania i odchyleń
Wzmacniacze kwantowe mogą zapewnić to wzmocnienie, ale nie w prosty sposób. Ponieważ zasady mechaniki kwantowej ograniczają kopiowanie stanów splątanych, wzmacniacze nie mogą po prostu skopiować otrzymanego sygnału i przekazać go do następnego węzła. Zamiast tego muszą przechowywać informacje w tak zwanej pamięci kwantowej, a następnie przesyłać je za pomocą procesu znanego jako pomiar stanu Bella (BSM).
W pełni sprawny wzmacniacz kwantowy musi również spełniać pewne wymagania praktyczne. Po pierwsze, sygnały kwantowe muszą mieć długość fali stosowaną w telekomunikacji, aby można je było przesyłać światłowodami bez większych strat. Po drugie, czas przechowywania pamięci kwantowej powinien przekraczać czas potrzebny do wygenerowania splątania. Wreszcie każdy etap procesu powinien być deterministyczny, co oznacza, że po każdym pomyślnym etapie należy generować sygnały.
Wszystko w jednym
Najnowsza praca, o której mowa w Physical Review Letters, łączy wszystkie trzy wymagania praktyczne w jednym eksperymencie. W początkowej sekwencji zdarzeń każdy z dwóch uwięzionych jonów wapnia emituje foton, tworząc dwie splątane pary foton-jon. Tutaj uwięzione jony działają jak kubity, a ich stany kwantowe są rozproszone w sieci kwantowej. Fotony w tych parach są następnie konwertowane na długość fali telekomunikacyjnej 1550 nm i wysyłane do dwóch różnych węzłów za pośrednictwem oddzielnych 25-kilometrowych włókien optycznych. Całkowita odległość między węzłami wynosi zatem 50 km.
Ilekroć jeden z fotonów dociera do wyznaczonego węzła, stan jego splątanego jonu zostaje zapisany w stanach chronionej pamięci jonu. Następnie system wielokrotnie próbuje wysłać drugi foton (splątany z drugim jonem) do drugiego węzła. Po wykryciu fotonów w obu węzłach eksperymentatorzy wykonują BSM w celu przeniesienia stanów jonowych na odpowiadające im splątane fotony.
Aby przetestować ten protokół, naukowcy powtórzyli go 44 720 razy w ciągu 33 minut, odnotowując 2053 sukcesy w 2 229 883 próbach splątania fotonów między odległymi węzłami. Może to nie brzmieć jak wysoki wskaźnik sukcesu, ale obecność pamięci jonowych zwiększała prawdopodobieństwo powstania splątania 128 razy. Oznacza to, że możliwe są dalsze ulepszenia, aż do granicy, w której oba detektory skutecznie wykrywają oba fotony i są ograniczone jedynie przez dekoherencję w stanach pamięci jonów.
Dalsza rozbudowa sieci
Badacze modelowali także, jak daleko można posunąć się w ich metodzie. Biorąc pod uwagę wszystkie różne czynniki, wykazali, że sieć 17 węzłów wzmacniających opartych na jonach może ustanowić splątanie między jonami oddalonymi od siebie o 800 kilometrów. Według głównego badacza Bena Lanyona z Uniwersytetu w Innsbrucku członkowie zespołu planują teraz rozwinąć włókna znajdujące się obecnie w ich laboratoriach i wysłać splątane włókna poza kampus do istniejącej komercyjnej sieci światłowodowej. „Naszą wizją jest wyjście z laboratorium i rozpoczęcie budowy kwantowych sieci materii i światła między miastami i krajami” – mówi Świat Fizyki.
Nowe wzmacniacze kwantowe mogą umożliwić skalowalny internet kwantowy
Ronalda Hansona, fizyk z QuTech w Holandii, który nie był zaangażowany w prace, opisuje wynik jako ważny, ponieważ łączy w sobie kilka elementów wymaganych w przypadku wzmacniacza kwantowego. W szczególności zauważa, że eksperyment demonstruje działanie wielu kubitów wewnątrz węzła, wydajne interfejsy kubit-foton i zgodność telekomunikacyjną, przy czym każdy element pracuje z wysoką wiernością, aby zapewnić dobrą ogólną wydajność – co jest najważniejszym wskaźnikiem. Chociaż do pełnego funkcjonowania Internetu kwantowego jeszcze daleko, Hanson uważa, że ta demonstracja stanowi krok w kierunku funkcjonalnych wzmacniaczy kwantowych opartych na uwięzionych jonach.
- Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
- EVM Finanse. Ujednolicony interfejs dla zdecentralizowanych finansów. Dostęp tutaj.
- Quantum Media Group. Wzmocnienie IR/PR. Dostęp tutaj.
- PlatoAiStream. Analiza danych Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
- Źródło: https://physicsworld.com/a/quantum-repeater-transmits-entanglement-over-50-kilometres/
- :Jest
- :nie
- :Gdzie
- $W GÓRĘ
- 17
- 50
- 7
- a
- AC
- Stosownie
- Konto
- Po
- Wszystkie kategorie
- również
- an
- i
- Inne
- osobno
- SĄ
- POWIERZCHNIA
- na około
- artysta
- AS
- At
- Próby
- Austria
- na podstawie
- BE
- bo
- uważa,
- Dzwon
- pomiędzy
- Bloki
- Niebieski
- podnieść
- pobudzanie
- obie
- Budowanie
- ale
- by
- Wapń
- Obliczenia
- Kampus
- CAN
- nie może
- zdolny
- przewoźnicy
- pewien
- Miasta
- dokładnie
- połączony
- kombajny
- handlowy
- Komunikacja
- zgodność
- kompleks
- wykonania
- składniki
- komputery
- połączony
- Podłączanie
- połączenia
- przeliczone
- biurowy
- mógłby
- kraje
- Obecnie
- demonstruje
- opisane
- wyznaczony
- wykryte
- różne
- dystans
- dystrybuowane
- każdy
- z łatwością
- łatwo
- wydajny
- elektryczność
- element
- Elementy
- umożliwiać
- dość
- niezbędny
- zapewniają
- ustanowienie
- wydarzenia
- przekraczać
- Przede wszystkim system został opracowany
- eksperyment
- Czynniki
- daleko
- wierność
- W końcu
- i terminów, a
- pierwszy raz
- W razie zamówieenia projektu
- Francja
- od
- w pełni
- funkcjonalny
- funkcjonalności
- funkcjonowanie
- fundamentalny
- dalej
- Generować
- otrzymać
- Dać
- dobry
- Have
- he
- Serce
- tutaj
- Wysoki
- W jaki sposób
- HTML
- HTTPS
- obraz
- ważny
- ulepszenia
- in
- wskazać
- wskazuje
- Informacja
- początkowy
- zamiast
- interfejsy
- Internet
- najnowszych
- zaangażowany
- problem
- IT
- JEGO
- jpg
- Klawisz
- znany
- laboratorium
- Labs
- na dużą skalę
- firmy
- prowadzić
- lekki
- lubić
- Prawdopodobnie
- LIMIT
- linie
- powiązany
- długo
- stracić
- od
- stracił
- zrobiony
- WYKONUJE
- Materia
- Maksymalna szerokość
- Może..
- znaczenie
- pomiary
- mechanika
- Użytkownicy
- wspomnienia
- Pamięć
- metoda
- metryczny
- może
- minut
- jeszcze
- większość
- dużo
- wielokrotność
- musi
- Natura
- Potrzebować
- potrzebne
- wymagania
- Holandia
- sieć
- sieci
- Następny
- Nie
- węzeł
- węzły
- Uwagi
- już dziś
- of
- poza
- często
- on
- pewnego razu
- ONE
- tylko
- działanie
- or
- Inne
- na zewnątrz
- koniec
- ogólny
- par
- szczególny
- przechodzić
- wykonać
- jest gwarancją najlepszej jakości, które mogą dostarczyć Ci Twoje monitory,
- okres
- Fotony
- Fizyka
- Świat Fizyki
- krok po kroku
- plato
- Analiza danych Platona
- PlatoDane
- możliwy
- Praktyczny
- obecność
- wygląda tak
- Wytworzony
- chroniony
- protokół
- zapewniać
- popychany
- Kwant
- komputery kwantowe
- informacja kwantowa
- Internet kwantowy
- Mechanika kwantowa
- sieci kwantowe
- systemy kwantowe
- kubity
- Kurs
- dosięgnąć
- Osiąga
- otrzymać
- Czerwony
- rejestracji
- rzetelny
- zdalny
- powtórzony
- reprezentowanie
- wymagany
- wymagania
- badacz
- Badacze
- osób
- ograniczać
- ograniczony
- dalsze
- przeglądu
- reguły
- s
- skalowalny
- druga
- wysłać
- wysłany
- oddzielny
- Sekwencja
- kilka
- powinien
- pokazał
- Signal
- Sygnały
- po prostu
- pojedynczy
- So
- kilka
- wkrótce
- Dźwięk
- początek
- Stan
- Zjednoczone
- Ewolucja krok po kroku
- Nadal
- przechowywanie
- sklep
- przechowywany
- bezpośredni
- sukces
- udany
- Z powodzeniem
- taki
- system
- systemy
- biorąc
- Zadanie
- zespół
- Telecom
- telekomunikacja
- telekomunikacyjny
- mówi
- test
- że
- Połączenia
- Strefa
- Holandia
- Państwo
- ich
- Im
- sami
- następnie
- w związku z tym
- Te
- one
- to
- trzy
- Przez
- miniatur
- czas
- czasy
- do
- także
- Kwota produktów:
- w kierunku
- przenieść
- prawdziwy
- drugiej
- Niestety
- Uniwersytety
- uniwersytet
- używany
- za pomocą
- przez
- wizja
- była
- Droga..
- który
- Podczas
- KIM
- w
- w ciągu
- bez
- Praca
- pracujący
- świat
- zefirnet