_ Conexiune crucială pentru ' internetul cuantic' creat pentru prima dată

Cercetătorii au produs, stocat și preluat informații cuantice pentru prima dată, un pas critic în rețelele cuantice.

Abilitatea de a partaja informații cuantice. este crucială pentru dezvoltarea rețelelor cuantice pentru calcularea distribuită și comunicarea securizată. Calculul cuantic va fi util pentru rezolvarea unor tipuri importante de probleme, cum ar fi optimizarea riscului financiar, decriptarea datelor, proiectarea moleculelor și studierea proprietăților materialelor.

Cu toate acestea, această dezvoltare este întârziată deoarece informațiile cuantice poate fi pierdut atunci când este transmis pe distanțe lungi. O modalitate de a depăși această barieră este de a împărți rețeaua în segmente mai mici și de a le lega pe toate cu o stare cuantică partajată.

Pentru a face acest lucru, este nevoie de un mijloc de a stoca informațiile cuantice și de a le recupera din nou: adică , un dispozitiv de memorie cuantică. Acesta trebuie să „vorbească” cu un alt dispozitiv care permite crearea de informații cuantice în primul rând.

Pentru prima dată, cercetătorii au creat un astfel de sistem care interfață aceste două componente cheie și utilizează fibre optice obișnuite pentru transmite datele cuantice.

Proba a fost realizată de cercetătorii de la Imperial College London, de la Universitatea Southampton și de la Universitățile din Stuttgart și Wurzburg din Germania, rezultatele fiind publicate în Science Advances.

Co-autorul Dr. Sarah Thomas, de la Departamentul de Fizică de la Imperial College London, a declarat: „Interfața a două dispozitive cheie împreună este un pas crucial înainte pentru a permite rețelele cuantice și suntem cu adevărat încântați să fim prima echipă să fi putut demonstra acest lucru.”

Co-primul autor Lukas Wagner, de la Universitatea din Stuttgart, a adăugat: „Permiterea locațiilor la distanță lungă și chiar computerelor cuantice să se conecteze este o sarcină critică. pentru viitoarele rețele cuantice.”

În telecomunicațiile obișnuite, cum ar fi internetul sau liniile telefonice, informațiile se pot pierde pe distanțe mari. Pentru a combate acest lucru, aceste sisteme folosesc „repetoare” în puncte regulate, care citesc și reamplifica semnalul, asigurându-se că ajunge intact la destinație.

Repetoarele clasice, totuși, nu pot fi utilizate cu informații cuantice, deoarece orice încercare de a citi și copia informația ar distruge-o. Acesta este un avantaj într-un fel, deoarece conexiunile cuantice nu pot fi „exploatate” fără a distruge informațiile și a alerta utilizatorii. Cu toate acestea, este o provocare de abordat pentru rețelele cuantice la distanță lungă.

O modalitate de a depăși această problemă este de a partaja informații cuantice sub formă de particule de lumină încurcate sau fotoni. Fotonii încâlciți împărtășesc proprietăți în așa fel încât nu puteți înțelege unul fără celălalt. Pentru a partaja încrucișarea pe distanțe lungi într-o rețea cuantică, aveți nevoie de două dispozitive: unul pentru a crea fotonii încurcați și unul pentru a-i stoca și a le permite să fie recuperate mai târziu.

Există mai multe dispozitive folosite pentru a crea fotonii cuantici. informația sub formă de fotoni încâlciți și pentru a le stoca, dar atât generând acești fotoni la cerere, cât și având o memorie cuantică compatibilă în care să-i stocheze au ocolit cercetătorilor mult timp.

Fotonii au anumite lungimi de undă (care , în lumină vizibilă, creează culori diferite), dar dispozitivele pentru crearea și stocarea acestora sunt adesea reglate pentru a funcționa cu lungimi de undă diferite, împiedicându-le să se interfațeze.

Pentru a face interfața dispozitivelor, echipa a creat un sistem în care ambele dispozitive au folosit aceeași lungime de undă. Un „punct cuantic” a produs fotoni (neîncâlciți), care au fost apoi transferați la un sistem de memorie cuantică care a stocat fotonii într-un nor de atomi de rubidiu. Un laser a "pornit" și "oprit" memoria, permițând fotonilor să fie stocați și eliberați la cerere.

Nu numai că lungimea de undă a acestor două dispozitive se potrivește, dar este la aceeași lungime de undă ca și rețelele de telecomunicații folosite astăzi, permițând transmiterea acesteia cu cabluri obișnuite de fibră optică familiare conexiunilor la internet de zi cu zi.

Sursa de lumină cu puncte cuantice a fost creată de cercetătorii de la Universitatea din Stuttgart cu sprijinul Universității din Wurzburg și apoi adusă în Marea Britanie pentru a interfața cu dispozitivul de memorie cuantică creat de echipa Imperial și Southampton. Sistemul a fost asamblat într-un laborator de subsol de la Imperial College London.

În timp ce au fost create puncte cuantice independente și memorii cuantice care sunt mai eficiente decât noul sistem, aceasta este prima dovadă că dispozitivele pot fi realizate pentru interfață la lungimi de undă de telecomunicații.

Echipa va căuta acum să îmbunătățească sistemul, inclusiv să se asigure că toți fotonii sunt produși la aceeași lungime de undă, îmbunătățind cât de mult fotonii pot fi stocați și micșorând întregul sistem. .

Ca o dovadă a conceptului, totuși, acesta este un pas important înainte, spune coautorul Dr. Patrick Ledingham de la Universitatea din Southampton. „Membrii comunității cuantice au încercat în mod activ această legătură de ceva timp. Aceasta ne include pe noi, care am încercat acest experiment de două ori înainte cu diferite dispozitive de memorie și puncte cuantice, mergând înapoi cu mai bine de cinci ani, ceea ce arată doar cât de greu este de făcut. .”

„De data aceasta, descoperirea a fost convocarea experților pentru a dezvolta și a rula fiecare parte a experimentului cu echipamente specializate și a lucra împreună pentru a sincroniza dispozitivele.”

(Fluierul)