Kinesiske fysikere setter ny rekord i kvantesammenfiltring over 420 kilometer

Tre teknologiske fremskritt som muliggjorde dette

1. Bølgelengdekonvertering til telekommunikasjonsbånd – Fotoner fra rubidium-minnene ble konvertert til telecom S-båndet (rundt 1,5 μm) via kvantefrekvenskonvertering, noe som muliggjorde overføring over fiber med et tap på kun ~0,17 dB/km .
2. Aktiv fiberstabilisering – Et sanntidstilbakemeldingssystem kompenserte for fasefluktuasjoner i de lange fiberkoblingene, og opprettholdt interferenssynlighet over hele 420 km-strekningen .
3. DLCZ enkeltfoton-protokoll – I stedet for å kreve to-foton-koinsidens, baserte oppsettet seg på deteksjon av ett enkelt foton fra hver minnenode, noe som dramatisk forbedret sammenfiltringshastigheten over lange avstander .

Overgår PLOB-grensen

• PLOB-grensen (Pirandola–Laurenza–Ottaviani–Banchi) er den fundamentale teoretiske grensen for hvor raskt sammenfiltring kan distribueres gjennom en tapende kanal uten bruk av kvanterepeatere .
• Teamet viste at deres målte sannsynlighet for minne-minne-sammenfiltring oversteg PLOB-grensen for avstander større enn ~230–320 km med direkte fiber . Dette betyr at et minne-assistert kvantenettverk kan oppnå høyere sammenfiltringshastigheter enn noen direkte fiberkobling utover dette overgangspunktet, og beviser dermed fordelen med kvanteminne som repeterernoder .

Betydning for fremtidens kvanteinternett

• Dette er den første eksperimentelle demonstrasjonen av at et minnebasert kvantenettverk kan slå den fundamentale repeaterløse grensen, og validerer dermed en nøkkelpremiss for kvanterepeater-arkitekturer .
• Fremskrittet bygger bro fra bystørrelse (titalls km) til intercity-skala (hundrevis av km) kvantenettverk, og viser at lagret kvanteinformasjon kan sammenfiltres pålitelig over avstander som forbinder byer .
• Arbeidet legger et praktisk grunnlag for å bygge skalerbare, minnebaserte kvanterepeatere som en dag kan utgjøre ryggraden i et globalt kvanteinternett, og muliggjøre langdistanse kvantekryptografi, distribuert kvantedatabehandling og sikker kvantekommunikasjon .