Rekod Baharu Kuantum: Ahli Fizik China Jalinkan Ingatan Kuantum Melalui Gentian Optik Sepanjang 420 Kilometer

Satu pasukan penyelidik di Universiti Sains dan Teknologi China (USTC), diketuai oleh Pan Jianwei, Bao Xiaohui, dan Zhang Qiang, telah berjaya mencapai jalinan kuantum antara dua ingatan kuantum rubidium atom sejuk merentasi 420 km gentian optik — lompatan lapan kali ganda daripada rekod mereka sendiri pada tahun 2020 iaitu 50 km. Hasil kajian ini diterbitkan sebagai 'Editors' Suggestion' dalam jurnal Physical Review Letters pada Julai 2026 dan turut dimuat naik di pelayan prapenerbitan arXiv (2504.05660) .

Bagaimana eksperimen ini dijalankan

• Dua ingatan kuantum ensemble atom rubidium, dinamakan Alice dan Bob, disambungkan oleh gentian optik yang digulung .
• Sebuah nod pengesanan pusat, Charlie, melakukan pengukuran keadaan Bell (Bell-state measurements) ke atas foton yang tiba dari kedua-dua ingatan untuk menandakan kejayaan jalinan .
• Pasukan ini menggunakan skim jalinan foton tunggal DLCZ (Duan-Lukin-Cirac-Zoller), yang menjana jalinan secara kebarangkalian dengan mengesan satu foton yang dipancarkan .

Tiga kemajuan teknikal yang memungkinkan kejayaan ini

1. Penukaran panjang gelombang ke jalur telekomunikasi — Foton yang dipancarkan dari ingatan rubidium ditukar kepada jalur S-band telekomunikasi (sekitar 1.5 μm) melalui penukaran frekuensi kuantum, membolehkan penghantaran melalui gentian dengan kehilangan hanya ~0.17 dB/km .
2. Sistem penstabilan gentian aktif — Sistem maklum balas masa nyata mengimbangi turun naik fasa dalam pautan gentian yang panjang, mengekalkan keterlihatan interferens sepanjang laluan 420 km .
3. Protokol jalinan foton tunggal DLCZ — Daripada memerlukan kebetulan dua foton, skim ini bergantung pada pengesanan satu foton dari setiap nod ingatan, yang meningkatkan kadar penjanaan jalinan secara drastik pada jarak jauh .

Mengatasi had PLOB

• Had PLOB (Pirandola–Laurenza–Ottaviani–Banchi) adalah had asas bagi kadar pengagihan jalinan melalui saluran yang lossy tanpa pengulang kuantum .
• Pasukan ini menunjukkan bahawa kebarangkalian jalinan ingatan-ke-ingatan yang diukur melebihi had PLOB untuk jarak melebihi ~230–320 km gentian terus . Ini bermakna rangkaian kuantum yang dibantu ingatan boleh mencapai kadar jalinan yang lebih tinggi daripada mana-mana pautan gentian terus melebihi jarak persilangan itu, membuktikan kelebihan ingatan kuantum sebagai nod pengulang .

Kepentingan untuk internet kuantum masa hadapan

• Ini adalah demonstrasi eksperimen pertama yang menunjukkan bahawa rangkaian kuantum berasaskan ingatan boleh mengatasi had tanpa pengulang, mengesahkan premis utama seni bina pengulang kuantum .
• Ia merapatkan jurang daripada rangkaian kuantum berskala metropolitan (puluhan km) kepada berskala antara bandar (ratusan km), menunjukkan bahawa maklumat kuantum yang disimpan boleh dihubungkan dengan pasti pada jarak yang menghubungkan bandar .
• Kerja ini meletakkan asas praktikal untuk membina pengulang kuantum berasaskan ingatan yang berskala yang suatu hari nanti boleh menjadi tulang belakang internet kuantum global, membolehkan pengedaran kunci kuantum jarak jauh, pengkomputeran kuantum teragih, dan komunikasi kuantum selamat .