Китайски учени просто заплетоха квантови спомени над 50 км

(Юичиро Чино/Момент/Гети изображения)

Учените са успели да получат две квантови спомени оплетени над 50 километра (31 мили) оптични кабели, почти 40 пъти повече от предишния рекорд.

Това постижение прави идеята за супер бърз, супер сигурен квантов интернет много по-правдоподобна.

Квантовата комуникация разчита наквантово заплитане, или това, което Айнщайн нарече „призрачно действие от разстояние“: където две частици стават неразривно свързани и разчитат една на друга, дори и да не са на едно и също място.

Квантовата памет е квантовият еквивалент на класическата компютърна памет – способността да се съхранява квантова информация и да се съхранява за по-късно време – и ако искаме да стигнем до етапа, в койтоквантови компютривсъщност са праважна и полезна, работата на тази фиксирана памет е важна част.

„Основното значение на тази статия е в разширяването на разстоянието на заплитане в [оптичното] влакно между квантовите памети до мащаба на града,“ ръководителят на екипа Jian-Wei Pan от Университета за наука и технологии на Китай, каза пред Australian Broadcasting Corporation .

Що се отнася до фотон (светлинна) частица заплитане върви, ние го управлявахме през празно пространство и оптични влакна вголеми разстояния в миналото, но добавянето на квантова памет прави процеса много по-сложен. Изследователите предполагат, че различен тип подход може да е по-добър за това: заплитане на атом-фотон върху последователни възли - където атомите са възлите, а фотоните предават съобщенията.

С други думи, оплитане на фотони с обрат, при което към сместа се добавя атомна материя, за да се постигне допълнителна ефективност, надеждност и стабилност.

С дяснатамрежа от възли, това може да осигури по-добра основа за квантовия интернет от чистия квантово заплитане използвайки само фотони.

В този експеримент двете единици за съхранение на квантовата памет бяха рубидиеви атоми, охладени до състояние с ниска енергия. Когато се съчетаят със заплетени фотони, всеки от тях става част от заплетена система.

За съжаление, колкото по-големи дължини трябва да измине един фотон, за да се движи между атомите, толкова по-голям е рискът тази система да бъде нарушена, поради което този нов рекорд е толкова впечатляващ.

Ключът към огромното подобрение на разстоянието беше техника, наречена подобряване на кухината, която работи за намаляване на загубата на фотонно свързване по време на заплитане.

С прости думи, това работи чрез поставяне на атомите на квантовата памет в специални пръстени, което намалява произволния шум, който може да попречи и да унищожи паметта. Кухината има допълнителен бонус за подобряване на извличането на квантовата информация.

Свързаните атоми и фотони, произведени от усилване на кухината, съставляват възела. След това фотоните бяха преобразувани от учените до честота, подходяща за предаване през телекомуникационни мрежи – в този случай телекомуникационна мрежа с размерите на град.

Екипът на Пан вече е поставил рекорд по квантовото заплитане, предавайки заплетени фотони между сателит и Земятана разстояние от 1200 км(750 мили) през 2017 г. Тази сателитна система работи добре в космоса, но в земната атмосфера с всички смущения оптичните кабели могат да намалят загубата на сигнал.

В този експеримент възлите на атомите бяха в една и съща лаборатория, но фотоните все пак трябваше да пътуват през кабели, простиращи се на повече от 50 км. Има предизвикателства при действителното по-нататъшно разделяне на атомите, но доказателството за концепцията е налице.

„Въпреки огромния напредък, в момента максималното физическо разделение, постигнато между два възела, е 1,3 километра [0,8 мили] и остават предизвикателства за по-големи разстояния“, обясняват изследователите в своя публикуван труд .

„Нашият експеримент може да бъде разширен до възли, физически разделени от подобни разстояния, които по този начин биха образували функционален сегмент от атомната квантова мрежа, проправяйки пътя към установяване на атомно заплитане в много възли и на много по-големи разстояния.“

Тогава нещата ще станат наистина интересни. Докато квантовите спомени може да са еквивалент на компютърната памет в класическата физика, квантовата версия би трябвало да може да прави много повече – да обработва повече информация за по-бързо време и да решава главоблъсканици отвъд сегашните ни компютри.

Що се отнася до предаването на тези данни, квантовата технология обещава да подобри скоростта на предаване и да осигури трансферите на данни, използвайки самите закони на физиката – при условие че можем да я накараме да работи по надежден начин на големи разстояния.

„Квантовият интернет, който свързва отдалечени квантови процесори, трябва да даде възможност за редица революционни приложения като разпределени квантово изчисление “, пишат изследователите в своите публикуван труд . „Неговата реализация ще разчита на заплитане на отдалечени квантови спомени на големи разстояния.“

Изследването е публикувано в Природата .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.