Čínští fyzikové vytvořili rekord v kvantovém provázání na vzdálenost 420 kilometrů optickým vláknem

Tým fyziků z University of Science and Technology of China (USTC) pod vedením uznávaného vědce Pan Ťien-weje (Pan Jianwei), dále Pao Siao-chueje (Bao Xiaohui) a Čang Čchianga (Zhang Qiang) dosáhl průlomového výsledku v oblasti kvantové komunikace. Podařilo se jim vytvořit kvantové provázání mezi dvěma studenými atomovými paměťmi na bázi rubidia přes 420 kilometrů optického vlákna. To je osmkrát větší vzdálenost, než byl jejich vlastní předchozí rekord 50 km z roku 2020. Výsledek byl publikován jako „Editors' Suggestion“ v prestižním časopise Physical Review Letters v červenci 2026 a je k dispozici také na arXiv preprint serveru (2504.05660) .

Jak experiment fungoval

• Dvě kvantové paměti z atomových souborů rubidia, pojmenované Alice a Bob, byly spojeny navinutým optickým vláknem o délce 420 km .
• Centrální detekční uzel, nazvaný Charlie, prováděl Bellova měření na fotonech přicházejících z obou pamětí, čímž potvrdil úspěšné vytvoření provázání .
• Tým použil DLCZ protokol (Duan-Lukin-Cirac-Zoller), který generuje provázání pravděpodobnostně na základě detekce jediného emitovaného fotonu .

Tři technické inovace, které to umožnily

1. Převod na telekomunikační vlnovou délku – Fotony emitované z rubidiových pamětí byly pomocí kvantové frekvenční konverze převedeny na telekomunikační S-pásmo (kolem 1,5 μm). To umožnilo přenos vláknem s extrémně nízkou ztrátou pouhých ~0,17 dB/km .
2. Aktivní systém stabilizace vlákna – Systém zpětné vazby v reálném čase kompenzoval fázové fluktuace v dlouhých vláknech a udržoval stabilitu interference na celé trase 420 km .
3. DLCZ protokol s jedním fotonem – Namísto koincidence dvou fotonů se schéma spoléhalo na detekci jediného fotonu z každé paměti, což dramaticky zvýšilo rychlost generování provázání na velké vzdálenosti .

Překonání PLOB limitu

• PLOB limit (Pirandola–Laurenza–Ottaviani–Banchi) je fundamentální fyzikální hranice, která udává maximální možnou rychlost distribuce kvantového provázání přes ztrátový kanál bez použití kvantových opakovačů .
• Tým demonstroval, že jimi naměřená pravděpodobnost provázání pamětí překonala PLOB limit pro vzdálenosti větší než ~230–320 km přímého vlákna . To znamená, že síť s kvantovými pamětmi může dosáhnout vyšší rychlosti provázání než jakékoli přímé vlákno za touto hranicí, což dokazuje výhodu kvantových pamětí jako opakovačů .

Význam pro budoucí kvantový internet

• Jedná se o první experimentální demonstraci, že síť založená na kvantových pamětech může překonat fundamentální limit bez opakovačů, což potvrzuje klíčový předpoklad architektur kvantových opakovačů .
• Výsledek překlenuje propast mezi metropolitními sítěmi (desítky km) a meziměstskými sítěmi (stovky km) a ukazuje, že uložená kvantová informace může být spolehlivě provázána na vzdálenosti spojující celá města .
• Práce vytváří praktický základ pro budování škálovatelných kvantových opakovačů s pamětí, které by se jednoho dne mohly stát páteří globálního kvantového internetu, umožňujícího kvantovou distribuci klíčů na dlouhé vzdálenosti, distribuované kvantové výpočty a bezpečnou kvantovou komunikaci .