Os físicos mantiveram o emaranhamento quântico de átomos a uma distância recorde de 33 km

Os físicos usaram um sistema de dois átomos de rubídio em armadilhas ópticas. Módulos de memória quântica foram

localizado em dois laboratórios de campus remotosUniversidade Ludwig Maximilian de Munique e conectada por cabo de fibra óptica. Usando um conversor de frequência, os cientistas conseguiram manter o emaranhado quântico a uma distância recorde.

O pulso do laser excita os átomos de rubídio, apósque retornam espontaneamente ao seu estado fundamental, cada um emitindo um fóton. Devido à conservação do momento angular, o spin de um átomo está emaranhado com a polarização do fóton que ele emite. Os cientistas usaram essas partículas para conectar mecanicamente dois átomos. Eles os transmitiram por um cabo de fibra óptica para uma estação receptora, onde uma medição conjunta dos fótons revela o emaranhamento quântico.

A dificuldade de transmitir tal sinal para um grandea distância está relacionada com o comprimento de onda da radiação emitida. A maioria dos elementos usados ​​como memória quântica emite luz na faixa do visível ou do infravermelho próximo. Nas fibras de vidro, esses fótons podem viajar cerca de um quilômetro e depois se perder, explicam os cientistas.

Esquema da configuração experimental. Os fótons convertidos em frequência são transmitidos para uma estação central, onde o medidor de estado de Bell muda o emaranhamento. Fonte: Tim van Leent et al, Nature

Para superar essa limitação, os físicosotimizou o comprimento de onda dos fótons transmitidos pela rede. Usando dois conversores de frequência quântica, eles aumentaram o comprimento de onda original de 780 nm para 1517 nm. Ao mesmo tempo, os pesquisadores conseguiram alcançar uma eficiência de conversão sem precedentes: 57%.

Nosso experimento é especial porquenós realmente emaranhamos duas partículas estacionárias, isto é, átomos que atuam como memória quântica. Isso é muito mais complexo do que o emaranhamento de fótons, mas abre muitas outras aplicações possíveis.

Tim van Lint, físico da Universidade Ludwig Maximilian de Munique, coautor da publicação

Os pesquisadores acreditam que o sistema de conversão de frequência ajudará na construção de redes quânticas em larga escala e na criação de protocolos de comunicação quântica seguros.

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