Čínski vedci práve zamotali kvantové spomienky viac ako 50 km

(Yuichiro Chino/Moment/Getty Images)

Vedcom sa podarilo získať dve kvantové pamäte zamotaných viac ako 50 kilometrov (31 míľ) káblov z optických vlákien, čo je takmer 40-násobok predchádzajúceho rekordu.

Tento úspech robí myšlienku superrýchleho a superbezpečného kvantového internetu oveľa vierohodnejšou.

Kvantová komunikácia sa spolieha nakvantové zapleteniealebo to, čo Einstein nazval „strašidelnou akciou na diaľku“: kde sa dve častice nerozlučne spájajú a sú na sebe závislé, aj keď nie sú na rovnakom mieste.



Kvantová pamäť je kvantový ekvivalent klasickej výpočtovej pamäte – schopnosť ukladať kvantové informácie a uchovávať ich na neskôr – a ak sa dostaneme do štádia,kvantové počítačesú vlastne pradôležité a užitočné, spustenie tejto pevnej pamäte je dôležitou súčasťou.

„Hlavný význam tohto článku spočíva v predĺžení zapletenej vzdialenosti v [optickom] vlákne medzi kvantovými pamäťami na mestské meradlo,“ vedúci tímu Jian-Wei Pan z Čínskej univerzity vedy a technológie. povedal Australian Broadcasting Corporation .

Až po fotónovú (svetelnú) časticu zapletenie ide, podarilo sa nám to cez prázdny priestor a optické vláknaveľké vzdialenosti v minulosti, ale pridanie kvantovej pamäte robí proces oveľa komplikovanejším. Výskumníci naznačujú, že na to môže byť lepší iný typ prístupu: prepletenie atóm-fotón cez po sebe idúce uzly - kde atómy sú uzly a fotóny prenášajú správy.

Inými slovami, fotónové zapletenie so zákrutom, kde sa do zmesi pridáva atómová hmota, aby sa vytvorila extra účinnosť, spoľahlivosť a stabilita.

S právomsieť uzlov, to by mohlo poskytnúť lepší základ pre kvantový internet ako čistý kvantové zapletenie pomocou samotných fotónov.

V tomto experimente boli dvoma úložnými jednotkami pre kvantovú pamäť atómy rubídia ochladené na nízkoenergetický stav. Keď sa spoja so zapletenými fotónmi, každý sa stane súčasťou zapleteného systému.

Bohužiaľ, čím väčšiu dĺžku musí fotón prejsť, aby sa mohol pohybovať medzi atómami, tým väčšie je riziko narušenia tohto systému, a preto je tento nový rekord taký pôsobivý.

Kľúčom k obrovskému zlepšeniu vzdialenosti bola technika nazývaná vylepšenie dutín, ktorá pracuje na znížení straty fotónovej väzby počas zapletenia.

Jednoducho povedané, funguje to tak, že sa atómy kvantovej pamäte umiestnia do špeciálnych krúžkov, čím sa zníži náhodný šum, ktorý by mohol rušiť a zničiť pamäť. Dutina má ďalší bonus v tom, že zlepšuje získavanie kvantových informácií.

Viazané atómy a fotóny vytvorené zosilnením dutín tvoria uzol. A fotóny potom vedci premenili na frekvenciu vhodnú na prenos cez telekomunikačné siete – v tomto prípade telekomunikačnú sieť veľkosti mesta.

Panov tím vytvoril rekord kvantového zapletenia už predtým, keď prenášal zapletené fotóny medzi satelitom a Zemouna vzdialenosť 1200 km(750 míľ) v roku 2017. Tento satelitný systém funguje dobre vo vesmíre, ale v zemskej atmosfére so všetkým rušením môžu káble z optických vlákien znížiť stratu signálu.

V tomto experimente boli uzly atómov v rovnakom laboratóriu, ale fotóny museli stále cestovať cez káble, ktoré sa tiahli viac ako 50 km. Existujú výzvy v skutočnom oddeľovaní atómov ďalej, ale dôkaz koncepcie existuje.

„Napriek obrovskému pokroku je v súčasnosti maximálna fyzická vzdialenosť dosiahnutá medzi dvoma uzlami 1,3 kilometra a problémy na dlhšie vzdialenosti pretrvávajú,“ vysvetľujú výskumníci publikovaný papier .

'Náš experiment by sa mohol rozšíriť na uzly fyzicky oddelené podobnými vzdialenosťami, ktoré by tak vytvorili funkčný segment atómovej kvantovej siete, čím by sa pripravila cesta k vytvoreniu atómového prepletenia na mnohých uzloch a na oveľa dlhšie vzdialenosti.'

Vtedy by veci začali byť naozaj zaujímavé. Zatiaľ čo kvantové pamäte môžu byť ekvivalentom počítačovej pamäte v klasickej fyzike, kvantová verzia by mala byť schopná urobiť oveľa viac - spracovať viac informácií v rýchlejšom čase a vyriešiť hádanky mimo našich súčasných počítačov.

Pokiaľ ide o komunikáciu údajov, kvantová technológia sľubuje zlepšenie prenosových rýchlostí a zabezpečenie prenosov údajov pomocou samotných fyzikálnych zákonov – za predpokladu, že dokážeme spoľahlivo fungovať na veľké vzdialenosti.

„Kvantový internet, ktorý spája vzdialené kvantové procesory, by mal umožniť množstvo revolučných aplikácií, ako sú distribuované kvantové výpočty ,“ píšu výskumníci vo svojom publikovaný papier . 'Jeho realizácia sa bude spoliehať na spletenie vzdialených kvantových spomienok na veľké vzdialenosti.'

Výskum bol publikovaný v r Príroda .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.