Kinesiske forskere sætter kvanteindfiltringsrekord på 420 kilometer – et kæmpespring mod kvanteinternettet

Et hold forskere fra University of Science and Technology of China (USTC), ledet af Pan Jianwei, Bao Xiaohui og Zhang Qiang, har opnået indfiltring mellem to kolde rubidiumkvanteminder over 420 km optisk fiber – en otte gange forbedring fra deres egen rekord på 50 km i 2020. Resultatet blev offentliggjort som 'Editors’ Suggestion' i Physical Review Letters i juli 2026 og findes også på arXiv (2504.05660) .

Sådan fungerede eksperimentet

• To rubidiumatomare kvanteminder, kaldet Alice og Bob, blev forbundet med optisk fiber .
• En central detektionsnode, Charlie, udførte Bell-tilstandsmålinger på fotoner, der ankom fra begge minder, for at bekræfte indfiltringen .
• Holdet brugte DLCZ- (Duan-Lukin-Cirac-Zoller) enkeltfotonindfiltringsprotokollen, som genererer indfiltring probabilistisk ved at detektere en enkelt udsendt foton .

Tre tekniske fremskridt, der gjorde det muligt

1. Telekommunikationsbåndskonvertering – Fotoner fra rubidiumminderne blev konverteret til telekommunikationens S-bånd (ca. 1,5 μm) via kvantefrekvenskonvertering, hvilket muliggjorde transmission over fiber med et tab på kun ~0,17 dB/km .
2. Aktiv fiberstabilisering – Et realtidsfeedbacksystem kompenserede for fasefluktuationer i de lange fiberforbindelser og opretholdt interferenssynlighed over hele 420 km .
3. DLCZ-enkeltfotonprotokol – Ved kun at detektere én foton fra hvert minde i stedet for to, blev indfiltringshastigheden ved lange afstande dramatisk forbedret .

Overgået PLOB-grænsen

• PLOB-grænsen (Pirandola–Laurenza–Ottaviani–Banchi) er den fundamentale grænse for, hvor hurtigt indfiltring kan distribueres gennem en tabskanal uden kvantegentagere .
• Holdet viste, at den målte sandsynlighed for indfiltring oversteg PLOB-grænsen for afstande over ca. 230–320 km direkte fiber . Det betyder, at et netværk med kvanteminder kan opnå højere indfiltringsrater end enhver direkte fiberforbindelse ud over den afstand, hvilket beviser værdien af kvanteminder som gentagernoder .

Betydning for fremtidens kvanteinternet

• Dette er første gang, et hukommelsesbaseret kvantenetværk eksperimentelt har overgået den fundamentale gentagerløse grænse, hvilket validerer en central idé bag kvantegentagerarkitekturer .
• Det bygger bro fra bystørrelse (ti kilometer) til intercity-skala (hundreder af kilometer) og viser, at lagret kvanteinformation kan indfiltres pålideligt over afstande, der forbinder byer .
• Arbejdet lægger et praktisk fundament for skalerbare, hukommelsesbaserede kvantegentagere, der en dag kan danne rygraden i et globalt kvanteinternet med langdistancekvantenøgledistribution, distribueret kvantecomputing og sikker kvantekommunikation .