Fizycy zastosowali w pułapkach optycznych układ dwóch atomów rubidu. Kwantowe moduły pamięci były
Impuls laserowy wzbudza atomy rubidu, poktóre spontanicznie powracają do stanu podstawowego, każdy emitując foton. Ze względu na zachowanie momentu pędu spin atomu jest splątany z polaryzacją fotonu, który emituje. Naukowcy wykorzystali te cząstki do kwantowo-mechanicznego połączenia dwóch atomów. Przesłali je kablem światłowodowym do stacji odbiorczej, gdzie wspólny pomiar fotonów ujawnia splątanie kwantowe.
Trudność w przekazaniu takiego sygnału do dużegoodległość jest związana z długością fali emitowanego promieniowania. Większość pierwiastków wykorzystywanych jako pamięć kwantowa emituje światło w zakresie widzialnym lub bliskiej podczerwieni. We włóknach szklanych takie fotony mogą przebyć około kilometra, a następnie zgubić się - wyjaśniają naukowcy.
Schemat układu doświadczalnego. Fotony o przekształceniu częstotliwości są przesyłane do stacji centralnej, gdzie miernik stanu Bella zmienia splątanie. Źródło: Tim van Leent i in., Nature
Aby przezwyciężyć to ograniczenie, fizycyzoptymalizował długość fali fotonów przesyłanych przez sieć. Używając dwóch kwantowych konwerterów częstotliwości, zwiększyli pierwotną długość fali z 780 nm do 1517 nm. Jednocześnie naukowcom udało się osiągnąć bezprecedensową wydajność konwersji: 57%.
Nasz eksperyment jest wyjątkowy, ponieważ mytak naprawdę splątamy dwie nieruchome cząstki, to znaczy atomy, które działają jak pamięć kwantowa. Jest to znacznie trudniejsze niż splątanie fotonów, ale otwiera wiele innych możliwych zastosowań.
Tim van Lint, fizyk z Uniwersytetu Ludwika Maksymiliana w Monachium, współautor publikacji
Naukowcy są przekonani, że system konwersji częstotliwości pomoże w budowaniu wielkoskalowych sieci kwantowych i tworzeniu bezpiecznych protokołów komunikacji kwantowej.
Czytaj więcej:
Czarna dziura w galaktyce dowiodła, że Einstein miał rację. Główna rzecz
Kosmos niszczy kości i zmienia ich strukturę: naukowcy nie wiedzą, jak ludzie polecą na Marsa
Astronomowie odkryli planety, które różnią się od Ziemi, ale nadają się do życia