Interferencja kwantowa osiągnięta na rekordowej odległości 300 km

Międzynarodowy zespół naukowców opracował system transmisji oparty na kropkach kwantowych

Informacja.Eksperymenty wykazały, że zapewnia wydajne i nieodróżnialne źródła pojedynczych fotonów o bardzo niskim poziomie szumów, przestrajalną konwersję częstotliwości pojedynczego fotonu i transmisję przez długie włókna o niskiej dyspersji. Jest to konieczne do stworzenia półprzewodnikowych kwantowych sieci komunikacyjnych.

Fizycy kiedyś tworzyli singlefotony to kropki kwantowe deterministycznie sprzężone z mikrorezonatorami. Urządzenie można dostroić za pomocą rezonansu. Przypomnijmy, że kropki kwantowe to cząstki przewodnika lub półprzewodnika, w których nośniki ładunku (elektrony lub dziury) są przestrzennie ograniczone we wszystkich trzech wymiarach. Takie urządzenia są wystarczająco małe, zwykle tylko kilka nanometrów, aby pojawiły się efekty kwantowe.

Aby wyeliminować niejednorodność kropek kwantowych iprzesuwając długość fali promieniowania w zakresie telekomunikacyjnym, naukowcy wykorzystali kwantową konwersję częstotliwości. Eksperymenty wykazały, że w nowym podejściu obserwowana widoczność zakłóceń wynosi do 93%, gdy sygnał jest przesyłany światłowodem o długości 302 km.

Zestaw doświadczalny. Zdjęcie: Xiang You i in., Advanced Photonics

W klasycznej telekomunikacji sygnały mogą byćwzmacniać cicho, aby transmitować na duże odległości. Ale stanów kwantowych w superpozycji nie można wzmocnić, ponieważ nie można ich doskonale sklonować, wyjaśniają naukowcy. Dlatego do stworzenia takiej sieci potrzebne są nie tylko kanały kwantowe o ultraniskich stratach i pamięci kwantowej, ale także wysokowydajne kwantowe źródła światła.

Kropki kwantowe są idealnym kandydatem dotworzenie ogromnych sieci. Zapewniają one niezbędne właściwości pojedynczego źródła fotonów, ale w ciągu ostatnich dwóch dekad widoczność interferencji kwantowej między niezależnymi QD rzadko przekraczała klasyczną granicę 50%, a maksymalne odległości sięgały zaledwie kilku kilometrów.

Nasza praca wykroczyła poza poprzednie kwantoweeksperymenty na podstawie QD w skalach od około 1 km do 300 km, czyli o dwa rzędy wielkości większe, a tym samym otwiera ekscytującą perspektywę dla półprzewodnikowych sieci kwantowych.

Chao-Yang Lu, profesor Chińskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii

Czytaj więcej:

Odkryto grób „położnej Jezusa”: naukowcy opowiedzieli, co tam znaleźli

Dziś naukowcy z Ziemi uderzą w asteroidę impulsem radiowym

Nazwane smartfony, na których WhatsApp przestanie działać od 2023 roku