Фізики підтримували квантову заплутаність атомів на рекордній відстані 33 км.

Фізики використовували систему двох атомів рубідія в оптичних пастках. Модулі квантової пам'яті були

розміщені у двох віддалених лабораторіях кампусуМюнхенського університету імені Людвіга та Максиміліана та з'єднані оптоволоконним кабелем. За допомогою перетворювача частоти вченим вдалося підтримувати квантову заплутаність на рекордній відстані.

Лазерний імпульс збуджує атоми рубідії, післячого вони спонтанно повертаються у свій основний стан, випускаючи кожен по фотону. Через збереження кутового моменту спин атома заплутаний з поляризацією фотона, що випромінюється ним. Вчені використовували ці частинки для квантово-механічної сполуки двох атомів. Вони передали їх оптоволоконним кабелем на приймальну станцію, де спільний вимір фотонів показує квантову заплутаність.

Складність передачі такого сигналу на великевідстань пов'язана з довжиною хвилі випромінювання, що випускається. Більшість елементів, що використовуються як квантова пам'ять, випромінюють світло у видимому або ближньому інфрачервоному діапазоні. У скляних волокнах такі фотони можуть пройти близько кілометрів, а потім губляться, пояснюють вчені.

Схема експериментальної установки. Фотони з перетвореною частотою передаються центральну станцію, де вимірювач стану Белла змінює заплутаність. Джерело: Tim van Leent et al, Nature

Щоб подолати це обмеження, фізикиоптимізували довжину хвилі фотонів, що передаються мережею. З допомогою двох квантових перетворювачів частоти вони збільшили початкову довжину хвилі з 780 до 1517 нм. У цьому дослідникам вдалося досягти безпрецедентної ефективності перетворення: 57%.

Наш експеримент особливий тим, що мисправді заплутуємо дві стаціонарні частки, тобто атоми, які діють як квантова пам'ять. Це набагато складніше, ніж заплутування фотонів, але відкриває багато інших можливих застосувань.

Тім ван Лінт, фізик з Мюнхенського університету імені Людвіга та Максиміліана, співавтор публікації

Дослідники вважають, що система перетворення частот допоможе у побудові великомасштабних квантових мереж та створенні безпечних протоколів квантового зв'язку.

Читати далі:

Чорна діра у Галактиці підтвердила правоту Ейнштейна. Головне

Космос руйнує кістки та змінює їхню структуру: вчені не знають, як люди полетять на Марс

Астрономи знайшли планети, які відрізняються від Землі, але придатні для життя