Физики из университетов Инсбрука в Австрии и Париж-Сакле во Франции впервые объединили все ключевые функции квантовой сети дальнего действия в единую систему. В экспериментальном эксперименте они использовали эту систему для передачи квантовой информации через так называемый ретрансляционный узел на расстояние 50 километров — достаточное расстояние, чтобы показать, что строительные блоки практических крупномасштабных квантовых сетей могут быть вскоре созданы. в пределах досягаемости.
Квантовые сети состоят из двух основных компонентов: самих квантовых систем, известных как узлы, и одного или нескольких надежных соединений между ними. Такая сеть могла бы работать, соединяя квантовые биты (или кубиты) нескольких квантовых компьютеров, чтобы «разделить нагрузку» сложных квантовых вычислений. Его также можно использовать для сверхзащищенной квантовой связи.
Но построить квантовую сеть — непростая задача. Такие сети часто работают, передавая запутанные одиночные фотоны; то есть его квантовое состояние тесно связано с состоянием другой квантовой частицы. К сожалению, сигнал от одного фотона легко теряется на больших расстояниях. Носители квантовой информации также могут потерять свою квантовую природу в процессе, известном как декогеренция. Поэтому усиление этих сигналов имеет важное значение.
Повторение без колебаний или отклонений
Квантовые ретрансляторы могут обеспечить это ускорение, но не прямым способом. Поскольку правила квантовой механики ограничивают копирование запутанных состояний, повторители не могут просто скопировать полученный сигнал и передать его следующему узлу. Вместо этого они должны хранить информацию в так называемой квантовой памяти, а затем передавать ее с помощью процесса, известного как измерение состояния Белла (BSM).
Полностью работоспособный квантовый повторитель также должен соответствовать определенным практическим требованиям. Во-первых, квантовые сигналы должны быть на длинах волн, используемых в телекоммуникациях, чтобы их можно было передавать по оптическим волокнам без особых потерь. Во-вторых, время хранения квантовой памяти должно превышать время, необходимое для создания запутанности. Наконец, каждый шаг в процессе должен быть детерминированным, а это означает, что сигналы должны генерироваться после каждого успешного шага.
Все в одном
Последняя работа, которая описана в Physical Review Letters,, сочетает в себе все три практических требования в одном эксперименте. В начальной последовательности событий каждый из двух захваченных ионов кальция испускает по фотону, образуя две запутанные пары фотон-ион. Здесь захваченные ионы работают как кубиты, а их квантовые состояния распределены по квантовой сети. Фотоны в этих парах затем преобразуются в телекоммуникационную длину волны 1550 нм и отправляются в два разных узла по отдельным оптическим волокнам длиной 25 км. Таким образом, общее расстояние между узлами составляет 50 км.
Всякий раз, когда один из фотонов достигает своего назначенного узла, состояние его запутанного иона сохраняется в защищенных состояниях памяти иона. Затем система предпринимает повторные попытки отправить второй фотон (запутанный со вторым ионом) в другой узел. Как только фотоны обнаружены в обоих узлах, экспериментаторы выполняют BSM для передачи состояний ионов соответствующим запутанным фотонам.
Чтобы протестировать этот протокол, исследователи повторили его 44 720 раз в течение 33 минут, зафиксировав 2053 успеха в 2 229 883 попытках запутать фотоны между удаленными узлами. Может показаться, что это не очень высокий показатель успеха, но присутствие ионных воспоминаний сделало запутывание в 128 раз более вероятным. Это указывает на то, что возможны дальнейшие улучшения вплоть до предела, когда оба детектора успешно обнаруживают оба фотона и ограничиваются только декогерентностью в состояниях памяти ионов.
Дальнейшее расширение сети
Исследователи также смоделировали, насколько далеко можно продвинуть их метод. Принимая во внимание все различные факторы, они показали, что сеть из 17 ретрансляционных узлов на основе ионов может установить запутанность между ионами на расстоянии 800 километров друг от друга. По словам ведущего исследователя Бен Ланион из Университета Инсбрука, члены команды теперь планируют размотать волокна, которые в настоящее время находятся в их лабораториях, и отправить запутывание за пределы кампуса в существующую коммерческую оптоволоконную сеть. «Наше видение — выйти из лаборатории и начать строить квантовые сети материи и света между городами и странами», — говорит он. Мир физики.
Новые квантовые повторители могут обеспечить масштабируемый квантовый интернет
Рональд Хансон, физик из QuTech в Нидерландах, который не участвовал в работе, описывает результат как важный, поскольку он сочетает в себе несколько элементов, необходимых для квантового повторителя. В частности, он отмечает, что эксперимент демонстрирует работу нескольких кубитов внутри узла, эффективные интерфейсы кубит-фотон и совместимость с телекоммуникациями, при этом каждый элемент работает с высокой точностью, чтобы обеспечить хорошую общую производительность — наиболее важный показатель. Хотя до полноценно функционирующего квантового Интернета еще далеко, Хэнсон считает, что эта демонстрация — шаг к функциональным квантовым повторителям на основе захваченных ионов.
- SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
- ЭВМ Финанс. Единый интерфейс для децентрализованных финансов. Доступ здесь.
- Квантум Медиа Групп. ИК/PR усиление. Доступ здесь.
- ПлатонАйСтрим. Анализ данных Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
- Источник: https://physicsworld.com/a/quantum-repeater-transmits-entanglement-over-50-kilometres/
- :является
- :нет
- :куда
- $UP
- 17
- 50
- 7
- a
- AC
- По
- Учетная запись
- После
- Все
- причислены
- an
- и
- Другой
- кроме
- МЫ
- ПЛОЩАДЬ
- около
- художник
- AS
- At
- попытки
- Austria
- основанный
- BE
- , так как:
- считает,
- Колокол
- между
- Блоки
- Синии
- повышение
- стимулирование
- изоферменты печени
- Строительство
- но
- by
- кальций
- расчеты
- Кампус
- CAN
- не могу
- способный
- носители
- определенный
- Город
- тесно
- сочетании
- комбинаты
- коммерческая
- Связь
- совместимость
- комплекс
- соблюдать
- компоненты
- компьютеры
- подключенный
- Соединительный
- Коммутация
- переделанный
- копирование
- может
- страны
- В настоящее время
- демонстрирует
- описано
- назначенный
- обнаруженный
- различный
- расстояние
- распределенный
- каждый
- легко
- легко
- эффективный
- электричество
- элемент
- элементы
- включить
- достаточно
- существенный
- установить
- налаживание
- События
- превышать
- существующий
- эксперимент
- факторы
- далеко
- верность
- в заключение
- Во-первых,
- Впервые
- Что касается
- Франция
- от
- полностью
- функциональная
- функциональные возможности
- функционирование
- фундаментальный
- далее
- порождать
- получить
- Дайте
- хорошо
- Есть
- he
- Сердце
- здесь
- High
- Как
- HTML
- HTTPS
- изображение
- важную
- улучшение
- in
- указывать
- указывает
- информация
- начальный
- вместо
- интерфейсы
- Интернет
- в
- вовлеченный
- вопрос
- IT
- ЕГО
- JPG
- Основные
- известный
- лаборатория
- Labs
- крупномасштабный
- последний
- вести
- легкий
- такое как
- Вероятно
- ОГРАНИЧЕНИЯ
- линий
- связанный
- Длинное
- терять
- от
- потерянный
- сделанный
- ДЕЛАЕТ
- Вопрос
- макс-ширина
- Май..
- смысл
- измерение
- механика
- Участники
- памяти
- Память
- метод
- метрический
- может быть
- Минут
- БОЛЕЕ
- самых
- много
- с разными
- должен
- природа
- Необходимость
- необходимый
- потребности
- Нидерланды
- сеть
- сетей
- следующий
- нет
- узел
- узлы
- Заметки
- сейчас
- of
- от
- .
- on
- консолидировать
- ONE
- только
- операция
- or
- Другое
- внешний
- за
- общий
- пар
- особый
- pass
- Выполнять
- производительность
- период
- фотон
- Физика
- Мир физики
- план
- Платон
- Платон Интеллектуальные данные
- ПлатонДанные
- возможное
- практическое
- присутствие
- процесс
- Произведенный
- защищенный
- протокол
- обеспечивать
- толкнул
- Квантовый
- квантовые компьютеры
- квантовая информация
- Квантовый Интернет
- Квантовая механика
- квантовые сети
- квантовые системы
- кубиты
- Обменный курс
- достигать
- доходит до
- Получать
- Red
- регистрирующий
- соответствующие
- складская
- удаленные
- повторный
- представляющий
- обязательный
- Требования
- исследователь
- исследователи
- те
- ограничивать
- ограниченный
- результат
- обзоре
- условиями,
- s
- масштабируемые
- Во-вторых
- Отправить
- послать
- отдельный
- Последовательность
- несколько
- должен
- показал
- сигнал
- сигналы
- просто
- одинарной
- So
- некоторые
- скоро
- Звук
- Начало
- Область
- Области
- Шаг
- По-прежнему
- диск
- магазин
- хранить
- простой
- успех
- успешный
- Успешно
- такие
- система
- системы
- с
- Сложность задачи
- команда
- телеком
- связь
- Телекоммуникации
- говорит
- тестXNUMX
- который
- Ассоциация
- Местоположение
- Нидерланды
- Государство
- их
- Их
- сами
- тогда
- следовательно
- Эти
- они
- этой
- три
- Через
- миниатюрами
- время
- раз
- в
- слишком
- Всего
- к
- перевод
- правда
- два
- К сожалению
- Университеты
- Университет
- используемый
- через
- с помощью
- видение
- законопроект
- Путь..
- который
- в то время как
- КТО
- в
- без
- Работа
- работает
- Мир
- зефирнет