Fysiker vid universiteten i Innsbruck i Österrike och Paris-Saclay i Frankrike har för första gången kombinerat alla nyckelfunktioner i ett långväga kvantnätverk till ett enda system. I ett proof-of-principe-experiment använde de detta system för att överföra kvantinformation via en så kallad repeaternod över ett avstånd på 50 kilometer – tillräckligt långt för att indikera att byggstenarna i praktiska, storskaliga kvantnätverk snart kan vara inom räckhåll.
Kvantnätverk har två grundläggande komponenter: själva kvantsystemen, kända som noder, och en eller flera pålitliga förbindelser mellan dem. Ett sådant nätverk skulle kunna fungera genom att ansluta kvantbitarna (eller kvantbitarna) från flera kvantdatorer för att "dela på belastningen" av komplexa kvantberäkningar. Den kan också användas för supersäker kvantkommunikation.
Men att bygga ett kvantnätverk är ingen lätt uppgift. Sådana nätverk fungerar ofta genom att sända enstaka fotoner som är intrasslade; det vill säga dess kvanttillstånd är nära kopplat till tillståndet för en annan kvantpartikel. Tyvärr går signalen från en enskild foton lätt förlorad över långa avstånd. Bärare av kvantinformation kan också förlora sin kvantnatur i en process som kallas dekoherens. Det är därför viktigt att förstärka dessa signaler.
Upprepning utan att tveka eller avvika
Quantum repeaters kan ge denna boost, men inte på ett enkelt sätt. Eftersom kvantmekanikens regler begränsar kopieringen av intrasslade tillstånd, kan repeatrar inte bara kopiera signalen de tar emot och skicka den vidare till nästa nod. Istället måste de lagra information i ett så kallat kvantminne och sedan överföra den med hjälp av en process som kallas Bell state measurement (BSM).
En fullt kapabel kvantrepeater måste också uppfylla vissa praktiska krav. För det första måste kvantsignalerna vara vid våglängder som används inom telekommunikation, så att de kan överföras genom optiska fibrer utan alltför stora förluster. För det andra bör lagringstiden för kvantminnet överstiga den tid som behövs för att generera intrassling. Slutligen bör varje steg i processen vara deterministiskt, vilket innebär att signaler måste produceras efter varje framgångsrikt steg.
Allt i ett
Det senaste verket, som beskrivs i Fysiska granskningsbrev, kombinerar alla tre praktiska kraven i ett enda experiment. I det inledande händelseförloppet avger två fångade kalciumjoner vardera en foton och bildar två intrasslade foton-jonpar. Här fungerar de fångade jonerna som qubits, och deras kvanttillstånd är fördelade över kvantnätverket. Fotonerna i dessa par omvandlas sedan till telekomvåglängden 1550 nm och skickas till två olika noder via separata 25 km långa optiska fibrer. Det totala avståndet mellan noderna är alltså 50 km.
Närhelst en av fotonerna når sin utsedda nod, lagras tillståndet för dess intrasslade jon i jonens skyddade minnestillstånd. Systemet gör sedan upprepade försök att skicka en andra foton (trasslad med den andra jonen) till den andra noden. När fotoner detekteras vid båda noderna, utför experimentörerna en BSM för att överföra jontillstånden till sina respektive intrasslade fotoner.
För att testa detta protokoll upprepade forskarna det 44 720 gånger under en period av 33 minuter, och registrerade 2053 2 framgångar i 229 883 128 försök att intrassla in fotoner mellan de avlägsna noderna. Det kanske inte låter som en hög framgångsfrekvens, men närvaron av jonminnen gjorde att det var XNUMX gånger mer sannolikt att intrassling etablerades. Detta indikerar att ytterligare förbättringar kan vara möjliga, upp till den gräns där båda detektorerna framgångsrikt detekterar båda fotonerna och begränsas endast av dekoherens i jonernas minnestillstånd.
Utvidga nätverket ytterligare
Forskarna modellerade också hur långt deras metod kunde drivas. Med hänsyn till alla olika faktorer visade de att ett nätverk av 17 jonbaserade repeaternoder kunde etablera intrassling mellan joner 800 kilometer från varandra. Enligt ledande forskare Ben Lanyon vid universitetet i Innsbruck planerar medlemmarna i teamet nu att linda upp de fibrer som för närvarande finns i deras labb och skicka intrassling utanför campus, in i det befintliga kommersiella optiska fibernätverket. "Vår vision är att komma ut ur labbet och börja bygga kvantnät av materia och ljus mellan städer och länder", säger han. Fysikvärlden.
Nya kvantrepeaters skulle kunna möjliggöra ett skalbart kvantinternet
Ronald Hansson, en fysiker vid QuTech i Nederländerna som inte var involverad i arbetet, beskriver resultatet som viktigt eftersom det kombinerar flera element som krävs för en kvantrepeater. I synnerhet noterar han att experimentet demonstrerar multi-qubit-drift inuti noden, effektiva qubit-foton-gränssnitt och telekomkompatibilitet, där varje element arbetar med hög kvalitet för att ge en bra övergripande prestanda - det mest relevanta måttet. Medan ett fullt fungerande kvantinternet fortfarande är en bit bort, tror Hanson att denna demonstration är ett steg mot funktionella kvantrepeterare baserade på fångade joner.
- SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
- EVM Finans. Unified Interface for Decentralized Finance. Tillgång här.
- Quantum Media Group. IR/PR förstärkt. Tillgång här.
- PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
- Källa: https://physicsworld.com/a/quantum-repeater-transmits-entanglement-over-50-kilometres/
- :är
- :inte
- :var
- $UPP
- 17
- 50
- 7
- a
- AC
- Enligt
- Konto
- Efter
- Alla
- också
- an
- och
- Annan
- isär
- ÄR
- OMRÅDE
- runt
- konstnär
- AS
- At
- Försök
- Österrike
- baserat
- BE
- därför att
- tror
- klocka
- mellan
- Block
- Blå
- lyft
- öka
- båda
- Byggnad
- men
- by
- Kalcium
- beräkningar
- Campus
- KAN
- kan inte
- kapabel
- bärare
- vissa
- Städer
- nära
- kombinerad
- kombinerar
- kommersiella
- Trygghet i vårdförloppet
- kompatibilitet
- komplex
- följa
- komponenter
- datorer
- anslutna
- Anslutning
- Anslutningar
- konverterad
- kopiering
- kunde
- länder
- För närvarande
- demonstrerar
- beskriven
- betecknad
- detekterad
- olika
- avstånd
- distribueras
- varje
- lätt
- lätt
- effektiv
- el
- elementet
- element
- möjliggöra
- tillräckligt
- väsentlig
- etablera
- upprättandet
- händelser
- överstiga
- befintliga
- experimentera
- faktorer
- långt
- trohet
- Slutligen
- Förnamn
- första gången
- För
- Frankrike
- från
- fullständigt
- funktionella
- funktionaliteter
- funktion
- grundläggande
- ytterligare
- generera
- skaffa sig
- Ge
- god
- Har
- he
- Hjärta
- här.
- Hög
- Hur ser din drömresa ut
- html
- HTTPS
- bild
- med Esport
- förbättringar
- in
- indikerar
- pekar på
- informationen
- inledande
- istället
- gränssnitt
- Internet
- in
- involverade
- fråga
- IT
- DESS
- jpg
- Nyckel
- känd
- lab
- Labs
- storskalig
- senaste
- leda
- ljus
- tycka om
- sannolikt
- BEGRÄNSA
- rader
- kopplade
- Lång
- förlorar
- förlust
- förlorat
- gjord
- GÖR
- Materia
- max-bredd
- Maj..
- betyder
- mätning
- mekanik
- Medlemmar
- Minnen
- Minne
- metod
- metriska
- kanske
- minuter
- mer
- mest
- mycket
- multipel
- måste
- Natur
- Behöver
- behövs
- behov
- Nederländerna
- nät
- nätverk
- Nästa
- Nej
- nod
- noder
- Anmärkningar
- nu
- of
- sänkt
- Ofta
- on
- gång
- ONE
- endast
- drift
- or
- Övriga
- ut
- över
- övergripande
- par
- särskilt
- passera
- Utföra
- prestanda
- perioden
- Fotoner
- Fysik
- Fysikvärlden
- Planen
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatonData
- möjlig
- Praktisk
- Närvaron
- process
- producerad
- skyddad
- protokoll
- ge
- sköt
- Quantum
- kvantdatorer
- kvantinformation
- Lika mycket som Internet
- Kvantmekanik
- kvantnätverk
- kvantsystem
- kvantbitar
- Betygsätta
- nå
- når
- motta
- Red
- registrera
- relevanta
- pålitlig
- avlägsen
- upprepade
- representerar
- Obligatorisk
- Krav
- forskaren
- forskare
- att
- begränsa
- begränsad
- resultera
- översyn
- regler
- s
- skalbar
- Andra
- sända
- skickas
- separat
- Sekvens
- flera
- skall
- visade
- Signal
- signaler
- helt enkelt
- enda
- So
- några
- snart
- ljud
- starta
- Ange
- Stater
- Steg
- Fortfarande
- förvaring
- lagra
- lagras
- okomplicerad
- framgång
- framgångsrik
- Framgångsrikt
- sådana
- system
- System
- tar
- uppgift
- grupp
- telecom
- telekommunikationer
- telekom
- berättar
- testa
- den där
- Smakämnen
- Området
- Nederländerna
- Staten
- deras
- Dem
- sig själva
- sedan
- därför
- Dessa
- de
- detta
- tre
- Genom
- miniatyr
- tid
- gånger
- till
- alltför
- Totalt
- mot
- överföring
- sann
- två
- tyvärr
- Universitet
- universitet
- Begagnade
- med hjälp av
- via
- syn
- var
- Sätt..
- som
- medan
- VEM
- med
- inom
- utan
- Arbete
- arbetssätt
- världen
- zephyrnet