Att kryptera data på ett sätt som möjliggör säker kommunikation ökar hela tiden
Kvantintrassling - kvantmekaniskett fenomen där kvanttillstånden för två eller flera objekt är beroende av varandra. Det betyder att i ett kvantnätverk är nätverkets stationära kvantbitar intrasslade i en kommunikationskanal, som vanligtvis består av fotoner (ljuspartiklar). För första gången har fysiker från universitetet i Bonn visat kvantintrassling mellan en stationär qubit (ett tvåtillstånds kvantsystem) och en foton direkt kopplad till en optisk fiber (en fiberoptisk resonatorfoton). Resultaten av studien publiceras av tidskriften npj Kvantinformation.
Kvantasystem är en del av framtidens teknik.När bärare av kvantinformation (kvantnoder) är sammankopplade av kvantkanaler bildas ett kvantnätverk. Sedan 2009 har forskare vid universitetet i Bonn arbetat med implementeringen av en kvantnätnod, där en separat jon i form av en minneskvbit är ansluten till en optisk resonator som ett gränssnitt mellan ljus och materia.
För distribution av kvantinformation inätverk som är stationära nätverkskubiter måste vara anslutna till en kommunikationskanal. Problemet är att ett kvanttillstånd inte kan kopieras och överföras på klassiskt sätt. Som kommunikationskanal används vanligtvis fotoner, som är svåra att lagra, men de gör att information kan överföras snabbt. Att implementera effektiva gränssnitt mellan fotoner och stationära qubits är avgörande för informationsöverföringshastigheten och skalbarheten i ett kvantnätverk.
I sin experimentella uppställning, forskareinsåg ett speciellt gränssnitt mellan ljus och materia. För att göra detta använde fysiker en optisk resonator bestående av två motsatta speglar i ändarna av två ljusledare. Forskarna tog också bort en del av den optiska fibern med en laserpuls och belade sedan dess ändar med en reflekterande beläggning.
Designen och kombinationen av en sådan resonator meden är ett experimentellt problem. Fibrerna och jonen måste placeras med en relativ noggrannhet på cirka en mikrometer i förhållande till varandra. En liten kavitetsvolym ökar emellertid interaktionen mellan ljus och materia. Detta ger hög bandbredd för distribution av kvantinformation över nätverket. En annan fördel är att fiberkaviteten resulterar i en intern koppling av fotoner till de optiska fibrerna. Detta förenklar deras distribution på nätet avsevärt.
Med din experimentella inställningforskare var de första som visade kvanttrassel mellan en stationär qubit och en foton i en fiberoptisk resonator. De märkte att även en och en halv meters avstånd delade en enda jon och en foton ett gemensamt intrasslat kvanttillstånd.
Forskningsresultaten kommer att vara användbara idistribuerad kvantberäkning. Fysiker planerar att vidareutveckla sitt system, till exempel genom att förbättra stabiliteten i gränssnittet för ljus-materia och använda en enhet för att distribuera kvantnycklar.
Läs mer
Uranus har fått status som den konstigaste planeten i solsystemet. Varför?
Människor tål mycket låga temperaturer även utan värmekällor
Fysiker har skapat en analog av ett svart hål och bekräftat Hawkings teori. Vart leder det?
En qubit är en kvanturladdning, eller det minsta elementet för att lagra information i en kvantdator.