I fisici hanno utilizzato un sistema di due atomi di rubidio in trappole ottiche. I moduli di memoria quantistica erano
L'impulso laser eccita gli atomi di rubidio, dopoche ritornano spontaneamente al loro stato fondamentale, emettendo ciascuno un fotone. A causa della conservazione del momento angolare, lo spin di un atomo è intrecciato con la polarizzazione del fotone che emette. Gli scienziati hanno usato queste particelle per connettere meccanicamente due atomi. Li hanno trasmessi tramite un cavo in fibra ottica a una stazione di ricezione, dove una misurazione congiunta dei fotoni rivela l'entanglement quantistico.
La difficoltà di trasmettere un tale segnale a un grandela distanza è correlata alla lunghezza d'onda della radiazione emessa. La maggior parte degli elementi utilizzati come memoria quantistica emettono luce nel campo del visibile o del vicino infrarosso. Nelle fibre di vetro, tali fotoni possono viaggiare per circa un chilometro e poi perdersi, spiegano gli scienziati.
Schema del setup sperimentale. I fotoni convertiti in frequenza vengono trasmessi a una stazione centrale, dove il misuratore di stato Bell cambia entanglement. Fonte: Tim van Leent et al, Natura
Per superare questa limitazione, i fisiciottimizzato la lunghezza d'onda dei fotoni trasmessi sulla rete. Utilizzando due convertitori di frequenza quantistici, hanno aumentato la lunghezza d'onda originale da 780 nm a 1517 nm. Allo stesso tempo, i ricercatori sono riusciti a raggiungere un'efficienza di conversione senza precedenti: 57%.
Il nostro esperimento è speciale in quanto noiintendiamo davvero due particelle stazionarie, cioè atomi che agiscono come memoria quantistica. Questo è molto più difficile dell'entanglement di fotoni, ma apre molte altre possibili applicazioni.
Tim van Lint, fisico dell'Università Ludwig Maximilian di Monaco, coautore della pubblicazione
I ricercatori ritengono che il sistema di conversione della frequenza aiuterà nella costruzione di reti quantistiche su larga scala e nella creazione di protocolli di comunicazione quantistica sicuri.
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