(Yuichiro Chino/Moment/Getty Images) Znanstvenikom je uspelo dobiti dva kvantni spomini zapletenih več kot 50 kilometrov (31 milj) kablov iz optičnih vlaken, kar je skoraj 40-krat več od prejšnjega rekorda.
Zaradi tega dosežka je ideja o super hitrem in super varnem kvantnem internetu veliko bolj verjetna.
Kvantna komunikacija temelji nakvantna prepletenost, ali kar je Einstein imenoval 'strašljivo delovanje na daljavo': kjer dva delca postaneta neločljivo povezana in odvisna drug od drugega, tudi če nista na istem mestu.
Kvantni pomnilnik je kvantni ekvivalent klasičnega računalniškega pomnilnika – zmožnost shranjevanja kvantnih informacij in obdržanja za pozneje – in če želimo priti do stopnje, kokvantni računalnikiso pravzaprav praČe je ta fiksni pomnilnik praktičen in uporaben, je pomemben del.
'Glavni pomen tega dokumenta je v razširitvi prepletene razdalje v [optičnih] vlaknih med kvantnimi spomini na mestno lestvico,' je vodja skupine Jian-Wei Pan s Kitajske univerze za znanost in tehnologijo je povedal za Australian Broadcasting Corporation .
Kar zadeva foton (svetlobni) delec zapletanje gre, uspelo nam je prek praznega prostora in optičnih vlakenvelike razdalje v preteklosti, vendar dodajanje kvantnega pomnilnika naredi postopek veliko bolj zapleteno. Raziskovalci predlagajo, da bi bil za to morda boljši drugačen pristop: prepletanje atoma in fotona preko zaporednih vozlišč - kjer so atomi vozlišča, fotoni pa prenašajo sporočila.
Z drugimi besedami, fotonsko zapletanje z zasukom, kjer se mešanici doda atomska snov, da se ustvari dodatna učinkovitost, zanesljivost in stabilnost.
Z desnicoomrežje vozlišč, bi to lahko zagotovilo boljšo osnovo za kvantni internet kot čisti kvantna prepletenost samo z uporabo fotonov.
V tem poskusu sta bili dve enoti za shranjevanje kvantnega spomina atomi rubidija, ohlajeni na nizkoenergijsko stanje. Ko so združeni z zapletenimi fotoni, vsak od njih postane del zapletenega sistema.
Na žalost večjo dolžino, ki jo mora foton prehoditi za premikanje med atomi, večje je tveganje, da pride do motenj tega sistema, zato je ta novi rekord tako impresiven.
Ključ do velikega izboljšanja razdalje je bila tehnika, imenovana izboljšanje votline, ki zmanjša izgubo sklopitve fotonov med zapletom.
Preprosto povedano, to deluje tako, da se atomi kvantnega spomina postavijo v posebne obroče, kar zmanjša naključni šum, ki bi lahko motil in uničil spomin. Votlina ima dodatno prednost izboljšanja pridobivanja kvantnih informacij.
Sklopljeni atomi in fotoni, ki nastanejo z izboljšavo votline, sestavljajo vozlišče. In fotone so nato znanstveniki pretvorili v frekvenco, primerno za prenos prek telekomunikacijskih omrežij – v tem primeru telekomunikacijskega omrežja velikosti mesta.
Panova ekipa je že postavila rekord kvantne prepletenosti s prenosom zapletenih fotonov med satelitom in Zemljona razdalji 1.200 km(750 milj) leta 2017. Ta satelitski sistem dobro deluje v vesolju, toda v Zemljinem ozračju z vsemi motnjami lahko optični kabli zmanjšajo izgubo signala.
V tem poskusu so bila vozlišča atomov v istem laboratoriju, vendar so morali fotoni še vedno potovati po kablih, dolgih več kot 50 km. Obstajajo izzivi pri dejanskem nadaljnjem ločevanju atomov, vendar je dokaz koncepta tam.
'Kljub ogromnemu napredku je trenutno največja fizična ločitev, dosežena med dvema vozliščema, 1,3 kilometra [0,8 milje], izzivi za daljše razdalje pa ostajajo,' pojasnjujejo raziskovalci v svojem objavljen prispevek .
'Naš poskus bi lahko razširili na vozlišča, ki so fizično ločena s podobnimi razdaljami, kar bi tako tvorilo funkcionalni segment atomskega kvantnega omrežja, s čimer bi utrli pot k vzpostavitvi atomskega prepletanja v številnih vozliščih in na veliko daljših razdaljah.'
Takrat bi stvari postale res zanimive. Medtem ko so kvantni spomini lahko enakovredni računalniškemu pomnilniku v klasični fiziki, bi kvantna različica morala biti sposobna narediti veliko več – obdelavo več informacij v hitrejšem času in reševanje zagat, ki presegajo naše trenutne računalnike.
Kar zadeva sporočanje teh podatkov, kvantna tehnologija obljublja, da bo izboljšala hitrost prenosa in zavarovala prenose podatkov z uporabo samih fizikalnih zakonov – pod pogojem, da lahko zagotovimo, da deluje zanesljivo na dolge razdalje.
„Kvantni internet, ki povezuje oddaljene kvantne procesorje, bi moral omogočiti število revolucionarnih aplikacij, kot je porazdeljena kvantno računalništvo ,« pišejo raziskovalci v svojem objavljen prispevek . 'Njegova realizacija bo temeljila na prepletanju oddaljenih kvantnih spominov na velike razdalje.'
Raziskava je bila objavljena v Narava .