Físicos chineses quebram recorde de entrelaçamento quântico com 420 km de fibra óptica

Três avanços técnicos que tornaram possível

1. Conversão de comprimento de onda para a banda de telecomunicações — Fótons emitidos pelas memórias de rubídio foram convertidos para a banda S (cerca de 1,5 μm) através de conversão de frequência quântica, permitindo transmissão pela fibra com perda de apenas ~0,17 dB/km .
2. Sistema ativo de estabilização de fibra — Um sistema de realimentação em tempo real compensou flutuações de fase nos longos enlaces de fibra, mantendo a visibilidade da interferência ao longo de todo o caminho de 420 km .
3. Protocolo de entrelaçamento DLCZ de fóton único — Em vez de exigir a coincidência de dois fótons, o esquema baseou-se na detecção de um único fóton de cada nó de memória, o que melhorou dramaticamente a taxa de geração de entrelaçamento em longas distâncias .

Superando o limite PLOB

• O limite PLOB (Pirandola–Laurenza–Ottaviani–Banchi) é o limite fundamental para a taxa de distribuição de entrelaçamento através de um canal com perda, sem o uso de repetidores quânticos .
• A equipe demonstrou que a probabilidade de entrelaçamento memória-memória medida excedeu o limite PLOB para distâncias maiores que ~230–320 km de fibra direta . Isso significa que uma rede quântica assistida por memórias pode alcançar taxas de entrelaçamento mais altas do que qualquer enlace de fibra direta além dessa distância de cruzamento, provando a vantagem das memórias quânticas como nós repetidores .

Significado para o futuro da internet quântica

• Esta é a primeira demonstração experimental de que uma rede baseada em memórias quânticas pode superar o limite fundamental sem repetidores, validando uma premissa chave das arquiteturas de repetidores quânticos .
• O avanço conecta a escala metropolitana (dezenas de km) à escala interestadual (centenas de km) para redes quânticas, mostrando que informações quânticas armazenadas podem ser entrelaçadas de forma confiável em distâncias que conectam cidades .
• O trabalho estabelece uma base prática para a construção de repetidores quânticos escaláveis baseados em memórias, que poderão um dia formar a espinha dorsal de uma internet quântica global, viabilizando distribuição quântica de chaves de longa distância, computação quântica distribuída e comunicação quântica segura .