Kinesiske fysikere setter rekord i kvantesammenfiltring over 420 kilometer

Et team av fysikere ved University of Science and Technology of China har sammenfiltret to kvanteminner over 420 kilometer med optisk fiber, og satt en ny rekord for fiberbasert materie-til-materie-sammenfiltring, mer enn fire ganger lengre enn noen tidligere demonstrasjon.yahoo+1

Hvordan det fungerer

Eksperimentet, ledet av Xi-Yu Luo, Chao-Yang Wang og Ming-Yang Zheng, brukte laserkjølte skyer av rubidiumatomer som kvanteminner. To minneenheter, med kallenavnene Alice og Bob, ble plassert i hver sin ende av fiberforbindelsen, mens en sentral node kalt Charlie detekterte fotoner sendt ut fra hvert minne. Da Charlie observerte det korrekte interferensmønsteret, bekreftet det at sammenfiltring var oppnådd mellom de to fjerne minnene.arxiv+1

Tre tekniske fremskritt gjorde bragden mulig. For det første konverterte teamet fotoner fra minnene til bølgelengder i telekommunikasjonsbåndet, noe som reduserte tap i fiberoverføringen. For det andre korrigerte et stabiliseringssystem kontinuerlig temperatursvingninger og vibrasjoner som kunne forstyrre kvantesignalene. For det tredje benyttet de et opplegg for enkeltfoton-sammenfiltring som krever at bare ett foton overlever reisen i stedet for to.sciencealert

Slår fundamentale grenser

Utover selve distanserekorden, klarte eksperimentet en teoretisk milepæl kjent som PLOB-grensen, et resultat fra 2017 som definerer maksimal hastighet for kvanteinformasjon gjennom en kanal med tap uten repeatere. Ved avstander over 320 kilometer genererte teamets system sammenfiltring raskere enn direkte optisk overføring kunne oppnå, noe som viser at minnebaserte kvantenettverk kan utkonkurrere selv den beste mulige direkte fiberforbindelsen.arxiv+1

Mot et kvanteinternett

Et praktisk kvanteinternett ligger fortsatt år frem i tid, men langdistanse-sammenfiltring mellom stasjonære kvanteminner anses bredt som en av de essensielle byggesteinene. Tidligere demonstrasjoner hadde koblet minner over omtrent 50 kilometer i 2020 og over urbane nettverk på rundt 20 kilometer i 2023. Spranget til 420 kilometer flytter teknologien fra byskala til intercity-skala.sciencenews+1

"Eksperimentet vårt gir en testplattform for å studere kvantenettverksapplikasjoner utover byskala," skriver forskerne i artikkelen sin, publisert i Physical Review Letters. De bemerker at systemet også genererer sammenfiltring med høy hastighet over kortere avstander på rundt 100 kilometer, noe som kan støtte byggingen av kvanterepeatere, enheter som etter hvert vil kunne kjede sammen mange slike forbindelser til kontinentomspennende nettverk.sciencealert+1