Исследователи запутали две квантовые памяти через оптическое волокно на расстоянии, более чем в четыре раза превышающем все предыдущие достижения.
Группа физиков из Университета науки и технологий Китая запутала две квантовые памяти через 420 километров оптического волокна, установив новый рекорд запутанности типа «вещество — вещество» на основе оптоволокна — более чем в четыре раза превысив все предыдущие достижения.
Принцип работы
Эксперимент, проведённый под руководством Си-Юй Ло, Чао-Яна Вана и Мин-Яна Чжэна, использовал лазерно-охлаждённые облака атомов рубидия в качестве квантовых ячеек памяти. Два блока памяти, получивших условные названия Алиса и Боб, были размещены на противоположных концах волоконного канала связи, а центральный узел Чарли регистрировал фотоны, испускаемые каждой ячейкой. Когда Чарли фиксировал нужную картину интерференции, это подтверждало установление квантовой запутанности между двумя удалёнными блоками памяти.
Достичь этого результата позволили три технических достижения. Во-первых, команда преобразовывала фотоны из блоков памяти в длины волн телекоммуникационного диапазона, что снижало потери при передаче по волоконно-оптическому кабелю. Во-вторых, система стабилизации непрерывно компенсировала температурные колебания и вибрации, способные нарушить квантовые сигналы. В-третьих, исследователи применили схему однофотонной запутанности, при которой через линию связи достаточно пройти лишь одному фотону, а не двум.
Преодоление фундаментальных ограничений
Помимо рекорда по расстоянию передачи, эксперимент превзошёл теоретический предел, известный как граница PLOB, — результат 2017 года, определяющий максимальную скорость передачи квантовой информации по каналу с потерями без использования ретрансляторов. На расстояниях свыше 320 километров система генерировала запутанность быстрее, чем это возможно при прямой оптической передаче, тем самым доказав, что квантовые сети на основе памяти способны превзойти даже наилучшее прямое оптоволоконное соединение.
На пути к квантовому интернету
Практический квантовый интернет по-прежнему остаётся делом отдалённого будущего, однако запутывание на больших расстояниях между стационарными квантовыми ячейками памяти повсеместно считается одним из его ключевых строительных блоков. В ходе предыдущих экспериментов удавалось связать ячейки памяти на расстоянии около 50 километров в 2020 году и в городских сетях протяжённостью около 20 километров в 2023 году. Скачок до 420 километров переводит технологию с городского на межгородской уровень.
«Наш эксперимент создаёт испытательную площадку для изучения квантовых сетевых приложений за пределами городского масштаба», — пишут исследователи в своей статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters. Они отмечают, что система также генерирует квантовую запутанность с высокой скоростью на более коротких расстояниях — около 100 километров, что может способствовать созданию квантовых ретрансляторов — устройств, которые в перспективе объединят множество подобных линий связи в сети континентального масштаба.
Комментариев нет:
Отправить комментарий