Квантовая физика: на пути к квантовой сети

Физики Людвиг-Максимилианс-университет (ЛМУ) в Мюнхене, вместе с коллегами из Саарландского университета, успешно продемонстрировали транспорта запутанное состояние между атомом и фотоном с помощью оптического волокна на расстояние до 20 км-таким образом установив новый рекорд.

‘Запутывания’ описывает особый тип квантовое состояние, которое не объяснить только одной частицы, но которые распределяются между двумя различными частицами. Он бесповоротно связывает их последующие судьбы вместе, не важно как далеко они друг от друга-что лихо вел Альберт Эйнштейн называть это явление как «жуткий действия на расстоянии». Зацепленность стала краеугольным камнем новых технологий, основанных на воздействии на квантовом уровне и распространения на большие расстояния основной целью в области квантовой коммуникации. Теперь ЛМУ исследователей во главе с физиком Харальд Weinfurter, в сотрудничестве с командой из Университета Саарланда в Саарбрюккене, показали, что запутанное состояние атома и фотона может быть передана с помощью оптического волокна (наподобие тех, что используются в телекоммуникационных сетях) на расстояние до 20 км. Предыдущий рекорд был 700 метров. «Эксперимент представляет собой важную веху, поскольку расстояние, пройденное подтверждает, что квантовая информация может распространяться в больших масштабах с минимальными потерями», — говорит Weinfurter. «Поэтому наша работа представляет собой важный шаг в направлении дальнейшей реализации квантовых сетей».

Квантовые сети, по сути, состоят из квантовых воспоминания (состоят из одного или нескольких атомов, например), которые выступают в качестве узлов и каналов связи, в которой фотоны (кванты света) может распространяться, чтобы связать узлы вместе. В своем эксперименте исследователи запутались атома рубидия с фотоном, и смогли обнаружить в запутанное состояние-которое сейчас разделяет квантовые свойства как частицы … после его прохождения 20-километровой катушки из оптического волокна.

Самая большая проблема экспериментаторы сталкиваются начнем с свойства атома рубидия. Следующих целевых возбуждения, атомы излучают фотоны с длиной волны 780 Нм, в ближней инфракрасной области спектра. «В оптического волокна, изготовленные из стекла, свет на этой длине волны быстро поглощается,» Weinfurter объясняет. Таким образом, обычные телекоммуникационные сети используют длины волн около 1550 нм, что значительно снижает потери при транспортировке.

Очевидно, что эта длина волны также повысит шансы экспериментаторы успеха. Поэтому Маттиас боку, члена группы в Саарбрюккен, построен, что называется квантовый преобразователь частоты, который был специально разработан для увеличения длины волны испускаемых фотонов от 780 до 1520 нанометров. Сама по себе эта задача представляет собой ряд чрезвычайно сложных технических проблем. Для него было важно, чтобы гарантировать, что преобразование только одного фотона К происходит только один фотон и что ни один из других свойств запутанное состояние, в особенности поляризации фотона, были изменены во время процесса преобразования. В противном случае, запутанное состояние будет потеряно. «Благодаря применению этого высокоэффективного преобразователя, мы смогли сохранить запутанное состояние в течение более длительного диапазона в телекоммуникационных длин волн, и поэтому для переноса квантовой информации, которые он несет на большие расстояния», — говорит Weinfurter.

На следующем этапе исследователи планируют частота преобразования света, излучаемого второго атома, которое должно позволить им генерировать запутанности между двумя атомами за длинным телекоммуникационных волокон. Свойства стекло-оптоволоконные кабели различаются в зависимости от таких факторов, как температура и напряжение, которому они подвергаются. По этой причине, команда намерена впервые провести этот эксперимент в контролируемых условиях в лаборатории. В случае успеха, полевые эксперименты будут проводиться также добавление новых узлов к растущей сети. Ведь даже в дальних поездках может быть успешно полностью принимая один шаг за один раз.

сделать разницу: спонсорские возможности