Запутанность двух систем квантовой памяти на расстоянии 12,5 км друг от друга
Исследователи из Университета науки и технологий Китая и Цзинаньского института квантовых технологий недавно продемонстрировали квантовую запутанность между двумя устройствами памяти, расположенными на расстоянии 12,5 км друг от друга в городской среде. Их статья, опубликованная в Physical Review Letters, может стать еще одним шагом на пути к развитию квантового интернета.
Изображение, представляющее расположение узлов на карте. Кредит: Луо и др.
Квантовые вычислительные технологии могут иметь заметные преимущества по сравнению с классическими вычислительными технологиями, включая более высокую скорость и способность решать более сложные задачи. В последние годы некоторые исследователи также изучали возможность создания «квантового интернета», сети, которая позволила бы квантовым устройствам обмениваться информацией точно так же, как сегодня обмениваются информацией классические вычислительные устройства.
Квантовый интернет может открыть захватывающие возможности для многочисленных приложений квантовых технологий. Например, это может обеспечить более безопасную связь, более точное дистанционное зондирование и распределенные сети квантовых вычислений.
Исследователи из Университета науки и технологий Китая и Цзинаньского института квантовых технологий недавно продемонстрировали квантовую запутанность между двумя устройствами памяти, расположенными на расстоянии 12,5 км друг от друга в городской среде. Их статья, опубликованная в Physical Review Letters, может стать еще одним шагом на пути к развитию квантового интернета.
«В 2020 году мы опубликовали статью, в которой демонстрируем запутывание двух квантовых воспоминаний через оптоволоконную линию длиной 50 км», — сказал Phys.org Сяо-Хуэй Бао, один из исследователей, проводивших исследование. «В этом эксперименте оба воспоминания, которые мы использовали, были расположены в одной лаборатории и, следовательно, не были полностью независимыми. Следующим шагом в нашем исследовании было сделать два воспоминания полностью независимыми, но при этом установить большое расстояние между ними».
В своем эксперименте Бао и его коллеги разместили два квантовых узла в разных местах городской среды, разместив их на расстоянии 12,5 км друг от друга. В первом узле, названном узлом А, они запутали свою первую квантовую память с одним фотоном. Затем этот единственный фотон был отправлен в узел B и сохранен во второй квантовой памяти.
«Таким образом мы переплетаем две отдаленные квантовые воспоминания», — объяснил Бао. «Поскольку фотон, испускаемый нашей памятью, находится в ближнем инфракрасном диапазоне (795 нм) и не подходит для передачи по волокну с малыми потерями, мы используем метод квантового преобразования частоты, чтобы вместо этого сдвинуть длину волны фотона до 1342 нм, что улучшает общее эффективность передачи значительно».
Хотя некоторые предыдущие исследования демонстрировали квантовые связи на больших расстояниях, в основном они касались передачи запутанных фотонов. С другой стороны, Бао и его коллеги установили запутанность между двумя устройствами квантовой памяти на основе атомов.
Это может обеспечить связь между несколькими различными узлами, что является ключевым требованием для создания надежных сетей квантовых вычислений.
«Главное достижение нашей недавней работы заключается в том, что мы реализовали самое большое расстояние распределения запутанности с помощью квантовой памяти», — сказал Бао. «Такая запутанность является фундаментальным ресурсом для создания квантовой сети и квантовых повторителей».
Недавняя работа Бао и его коллег является заметным вкладом в область исследований, посвященных созданию квантового интернета. Их демонстрация запутанности между двумя системами квантовой памяти на расстоянии 12,5 км может стать важным шагом к обеспечению безопасной квантовой связи на больших расстояниях.
«В текущем эксперименте сгенерированная удаленная запутанность еще не объявлена, что ограничивает ее дальнейшее применение», — добавил Бао. «В ближайшем будущем мы планируем реализовать анонсированную версию, а также планируем увеличить количество узлов».
