Kinesiske videnskabsmænd har lige viklet kvanteminder over 50 km

(Yuichiro Chino/Moment/Getty Images)

Forskere har formået at få to kvanteminder viklet ind over 50 kilometer (31 miles) af fiberoptiske kabler, næsten 40 gange den tidligere rekord.

Denne præstation gør ideen om et superhurtigt, supersikkert kvanteinternet meget mere plausibelt.

Kvantekommunikation er afhængig afkvantesammenfiltring, eller hvad Einstein kaldte 'uhyggelig handling på afstand': hvor to partikler bliver uløseligt forbundet og afhængige af hinanden, selvom de ikke er på samme sted.



Kvantehukommelse er kvanteækvivalenten til klassisk computerhukommelse – evnen til at gemme kvanteinformation og opbevare den til et senere tidspunkt – og hvis vi skal nå til det stadie, hvorkvantecomputereer faktisk praktisk og nyttig, er det en vigtig del at få denne faste hukommelse til at fungere.

'Hovedbetydningen af ​​denne artikel ligger i at udvide den indfiltrede afstand i [optisk] fiber mellem kvantehukommelser til byskalaen,' teamleder Jian-Wei Pan, fra University of Science and Technology of China, fortalte Australian Broadcasting Corporation .

Så vidt foton (lys) partikel sammenfiltring går, vi har klaret det over tom plads og optiske fibre klstore afstande i fortiden, men tilføjelse af kvantehukommelse gør processen meget mere kompliceret. Forskerne foreslår, at en anden type tilgang kan være bedre til dette: atom-foton-sammenfiltring over på hinanden følgende knudepunkter - hvor atomerne er knudepunkterne, og fotonerne transmitterer budskaberne.

Med andre ord, fotonsammenfiltring med et twist, hvor atomart stof tilsættes blandingen for at producere ekstra effektivitet, pålidelighed og stabilitet.

Med højrenetværk af noder, kunne dette give et bedre grundlag for kvanteinternettet end rent kvantesammenfiltring ved at bruge fotoner alene.

I dette eksperiment var de to lagerenheder til kvantehukommelse rubidiumatomer, der var kølet ned til en lavenergitilstand. Når de kobles med sammenfiltrede fotoner, bliver de hver især en del af et sammenfiltret system.

Desværre jo større længder en foton skal igennem for at bevæge sig mellem atomer, jo større er risikoen for, at det system bliver forstyrret, hvorfor denne nye rekord er så imponerende.

Nøglen til den enorme forbedring i afstand var en teknik kaldet hulrumsforbedring, som arbejder for at reducere fotonkoblingstabet under sammenfiltring.

Enkelt sagt virker dette ved at placere kvantehukommelsesatomerne i specielle ringe, hvilket reducerer tilfældig støj, der kan forstyrre og ødelægge hukommelsen. Hulrummet har den ekstra bonus, at det forbedrer genfindingen af ​​kvanteinformationen.

De koblede atomer og fotoner produceret ved hulrumsforøgelse udgør knudepunktet. Og fotonerne blev derefter konverteret af forskerne til en frekvens, der var egnet til at sende på tværs af telekommunikationsnetværk - i dette tilfælde et telekommunikationsnetværk på størrelse med en by.

Pans team har tidligere sat en kvanteforviklingsrekord, idet de transmitterede sammenfiltrede fotoner mellem en satellit og Jordenover en strækning på 1.200 km(750 miles) i 2017. Dette satellitsystem fungerer godt i rummet, men i Jordens atmosfære med al interferensen kan fiberoptiske kabler reducere tab af signal.

I dette eksperiment var atomernes knudepunkter i det samme laboratorium, men fotonerne skulle stadig rejse på tværs af kabler, der strækker sig mere end 50 km. Der er udfordringer med faktisk at adskille atomerne yderligere, men proof of concept er der.

'På trods af enorme fremskridt er den maksimale fysiske adskillelse, der opnås mellem to knudepunkter på nuværende tidspunkt, 1,3 kilometer [0,8 miles], og der er stadig udfordringer for længere afstande,' forklarer forskerne i deres udgivet papir .

'Vores eksperiment kunne udvides til noder fysisk adskilt af lignende afstande, som således ville danne et funktionelt segment af det atomare kvantenetværk, hvilket banede vejen for at etablere atomare sammenfiltring over mange noder og over meget længere afstande.'

Det er, når tingene ville blive rigtig interessante. Mens kvantehukommelser måske svarer til computerhukommelse i klassisk fysik, burde kvanteversionen være i stand til meget mere - at behandle mere information på hurtigere tid og løse gåder ud over vores nuværende computere.

For så vidt angår kommunikationen af ​​disse data, lover kvanteteknologien at forbedre transmissionshastigheder og sikre dataoverførslerne ved hjælp af selve fysikkens love – forudsat at vi kan få det til at fungere på en pålidelig måde over lange afstande.

'Et kvanteinternet, der forbinder fjernkvanteprocessorer, bør muliggøre en række revolutionerende applikationer som f.eks. kvanteberegning ,' skriver forskerne i deres udgivet papir . 'Dens realisering vil være afhængig af sammenfiltring af fjerntliggende kvantehukommelser over lange afstande.'

Forskningen er publiceret i Natur .

Populære Kategorier: Mening , Sundhed , Fysik , Natur , Tech , Miljø , Mennesker , Ukategoriseret , Samfund , Plads ,

Om Os

Offentliggørelse Af Uafhængige, Beviste Fakta Om Rapporter Om Sundhed, Rum, Natur, Teknologi Og Miljøet.