Récord mundial: físicos chinos entrelazan memorias cuánticas a 420 km de fibra óptica

Tres avances técnicos que lo hicieron posible

1. Conversión de frecuencia a la banda de telecomunicaciones — Los fotones emitidos por las memorias de rubidio se convirtieron a la banda S de telecomunicaciones (alrededor de 1.5 μm) mediante conversión de frecuencia cuántica, lo que permitió la transmisión por fibra con una pérdida de solo ~0.17 dB/km .
2. Sistema de estabilización activa de fibra — Un sistema de retroalimentación en tiempo real compensó las fluctuaciones de fase en los largos enlaces de fibra, manteniendo la visibilidad de interferencia en todo el recorrido de 420 km .
3. Protocolo de entrelazamiento DLCZ de un solo fotón — En lugar de requerir la coincidencia de dos fotones, el esquema se basó en detectar un solo fotón de cada nodo de memoria, lo que mejoró drásticamente la tasa de generación de entrelazamiento a largas distancias .

Superando el límite PLOB

• El límite PLOB (Pirandola–Laurenza–Ottaviani–Banchi) es la cota fundamental en la tasa de distribución de entrelazamiento a través de un canal con pérdidas sin repetidores cuánticos .
• El equipo demostró que su probabilidad de entrelazamiento memoria-memoria superó el límite PLOB para distancias mayores a ~230–320 km de fibra directa . Esto significa que una red asistida por memorias cuánticas puede alcanzar tasas de entrelazamiento más altas que cualquier enlace de fibra directa más allá de esa distancia de cruce, probando la ventaja de las memorias cuánticas como nodos repetidores .

Importancia para la futura internet cuántica

• Esta es la primera demostración experimental de que una red basada en memorias cuánticas puede superar el límite fundamental sin repetidores, validando una premisa clave de las arquitecturas de repetidores cuánticos .
• Cierra la brecha entre las redes cuánticas de escala metropolitana (decenas de km) y las de escala interurbana (cientos de km), mostrando que la información cuántica almacenada puede entrelazarse de manera fiable a distancias que conectan ciudades .
• El trabajo sienta una base práctica para construir repetidores cuánticos escalables basados en memoria que algún día podrían formar la columna vertebral de una internet cuántica global, permitiendo la distribución de claves cuánticas de larga distancia, la computación cuántica distribuida y la comunicación cuántica segura .