Κινέζοι φυσικοί πέτυχαν ρεκόρ κβαντικής διεμπλοκής στα 420 χιλιόμετρα

Μια ομάδα φυσικών στο Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κίνας πέτυχε τη διεμπλοκή δύο κβαντικών μνημών σε απόσταση 420 χιλιομέτρων μέσω οπτικής ίνας, θέτοντας ένα νέο ρεκόρ για διεμπλοκή ύλης με ύλη μέσω ινών, ξεπερνώντας κατά τέσσερις φορές την προηγούμενη μεγαλύτερη απόδειξη.yahoo+1

Πώς λειτουργεί

Το πείραμα, υπό την καθοδήγηση των Xi-Yu Luo, Chao-Yang Wang και Ming-Yang Zheng, χρησιμοποίησε σύννεφα ατόμων ρουβιδίου ψυγμένα με λέιζερ ως κβαντικές μνήμες. Δύο μονάδες μνήμης, με τα ονόματα Alice και Bob, τοποθετήθηκαν στα αντίθετα άκρα της σύνδεσης οπτικών ινών, ενώ ένας κεντρικός κόμβος, ο Charlie, ανίχνευε τα φωτόνια που εξέπεμπε κάθε μνήμη. Όταν ο Charlie παρατηρούσε το σωστό μοτίβο συμβολής, επιβεβαιωνόταν ότι είχε επιτευχθεί διεμπλοκή μεταξύ των δύο απομακρυσμένων μνημών.arxiv+1

Τρεις τεχνικές εξελίξεις κατέστησαν αυτό το επίτευγμα δυνατό. Πρώτον, η ομάδα μετέτρεψε τα φωτόνια από τις μνήμες σε μήκη κύματος τηλεπικοινωνιακής ζώνης, μειώνοντας τις απώλειες μετάδοσης στην ίνα. Δεύτερον, ένα σύστημα σταθεροποίησης διόρθωνε συνεχώς τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας και τους κραδασμούς που θα μπορούσαν να αλλοιώσουν τα κβαντικά σήματα. Τρίτον, χρησιμοποίησαν ένα σχήμα διεμπλοκής ενός φωτονίου, το οποίο απαιτεί μόνο ένα φωτόνιο να επιβιώσει από τη διαδρομή αντί για δύο.sciencealert

Ξεπερνώντας τα θεμελιώδη όρια

Πέρα από το ρεκόρ απόστασης, το πείραμα ξεπέρασε ένα θεωρητικό σημείο αναφοράς γνωστό ως όριο PLOB, ένα αποτέλεσμα του 2017 που ορίζει τον μέγιστο ρυθμό με τον οποίο οι κβαντικές πληροφορίες μπορούν να ταξιδέψουν μέσω ενός καναλιού με απώλειες χωρίς επαναλήπτες. Σε αποστάσεις που υπερβαίνουν τα 320 χιλιόμετρα, το σύστημα της ομάδας παρήγαγε διεμπλοκή ταχύτερα από ό,τι θα μπορούσε να επιτύχει η απευθείας οπτική μετάδοση, αποδεικνύοντας ότι τα κβαντικά δίκτυα που βασίζονται σε μνήμη μπορούν να ξεπεράσουν ακόμη και την καλύτερη δυνατή απευθείας σύνδεση οπτικών ινών.arxiv+1

Προς ένα κβαντικό διαδίκτυο

Ένα πρακτικό κβαντικό διαδίκτυο απέχει ακόμη χρόνια, αλλά η διεμπλοκή μεγάλων αποστάσεων μεταξύ στατικών κβαντικών μνημών θεωρείται ευρέως ως ένα από τα βασικά δομικά στοιχεία του. Προηγούμενες επιδείξεις είχαν συνδέσει μνήμες σε απόσταση περίπου 50 χιλιομέτρων το 2020 και μέσω αστικών δικτύων περίπου 20 χιλιομέτρων το 2023. Το άλμα στα 420 χιλιόμετρα μεταφέρει την τεχνολογία από τη μητροπολιτική κλίμακα σε εκείνη των πόλεων.sciencenews+1

"Το πείραμά μας παρέχει ένα πεδίο δοκιμών για τη μελέτη εφαρμογών κβαντικών δικτύων πέρα από τη μητροπολιτική κλίμακα", γράφουν οι ερευνητές στο άρθρο τους, το οποίο δημοσιεύτηκε στο Physical Review Letters. Σημειώνουν ότι το σύστημα παράγει επίσης διεμπλοκή με υψηλούς ρυθμούς σε μικρότερες αποστάσεις περίπου 100 χιλιομέτρων, γεγονός που θα μπορούσε να υποστηρίξει την κατασκευή κβαντικών επαναληπτών, συσκευών που τελικά θα συνέδεαν πολλούς τέτοιους συνδέσμους σε δίκτυα που εκτείνονται σε ολόκληρες ηπείρους.sciencealert+1