Kinesiska fysiker sätter rekord i kvantsammanflätning på 420 kilometer

Ett team av fysiker vid University of Science and Technology of China har sammanflätat två kvantminnen över 420 kilometer optisk fiber och satt ett nytt rekord för fiberbaserad materia-till-materia-sammanflätning, mer än fyra gånger längre än någon tidigare demonstration.yahoo+1

Hur det fungerar

Experimentet, lett av Xi-Yu Luo, Chao-Yang Wang och Ming-Yang Zheng, använde laserkylda moln av rubidiumatomer som kvantminnen. Två minnesenheter, med smeknamnen Alice och Bob, placerades i varsin ände av fiberlänken, medan en central nod kallad Charlie detekterade fotoner som sändes ut från varje minne. När Charlie observerade det korrekta interferensmönstret bekräftades det att sammanflätning hade uppnåtts mellan de två avlägsna minnena.arxiv+1

Tre tekniska framsteg gjorde bedriften möjlig. För det första konverterade teamet fotoner från minnena till våglängder inom telekommunikationsbandet, vilket minskade fiberöverföringsförluster. För det andra korrigerade ett stabiliseringssystem kontinuerligt temperaturfluktuationer och vibrationer som kunde störa kvantsignalerna. För det tredje använde de ett system för sammanflätning av enstaka fotoner som kräver att endast en foton överlever resan istället för två.sciencealert

Att slå fundamentala gränser

Utöver själva distansrekordet klarade experimentet ett teoretiskt riktmärke känt som PLOB-gränsen, ett resultat från 2017 som definierar den maximala hastighet med vilken kvantinformation kan färdas genom en kanal med förluster utan repeatrar. Vid avstånd över 320 kilometer genererade teamets system sammanflätning snabbare än vad direkt optisk överföring kunde uppnå, vilket visar att minnesbaserade kvantnätverk kan prestera bättre än även den bästa möjliga direkta fiberlänken.arxiv+1

Mot ett kvantinternet

Ett praktiskt kvantinternet ligger fortfarande år bort, men långdistans-sammanflätning mellan stationära kvantminnen anses allmänt vara en av dess väsentliga byggstenar. Tidigare demonstrationer hade kopplat samman minnen över cirka 50 kilometer år 2020 och över stadsnätverk på cirka 20 kilometer år 2023. Språnget till 420 kilometer flyttar tekniken från stadsnivå till intercity-skala.sciencenews+1

"Vårt experiment tillhandahåller en testbädd för att studera kvantnätverksapplikationer bortom stadsnivå," skriver forskarna i sin artikel, publicerad i Physical Review Letters. De noterar att systemet även genererar sammanflätning med hög hastighet över kortare avstånd på cirka 100 kilometer, vilket skulle kunna stödja konstruktionen av kvantrepeatrar, enheter som så småningom skulle kunna koppla samman många sådana länkar till kontinentövergripande nätverk.sciencealert+1