Ny milstolpe för kvantinternet – kinesiska forskare intrasslar kvantminnen över 420 kilometer

Så fungerade experimentet

• Två rubidiumkvantminnen, kallade Alice och Bob, sammanlänkades med uppspolad optisk fiber .
• En central detektor, Charlie, utförde Bell-tillståndsmätningar på fotoner från båda minnena för att bekräfta att intrassling hade uppnåtts .
• Teamet använde DLCZ-protokollet (Duan–Lukin–Cirac–Zoller), en enkelfotonbaserad metod som genererar intrassling probabilistiskt genom att detektera en enda emitterad foton .

Tre tekniska genombrott som möjliggjorde rekordet

1. Våglängdsomvandling till telekom-band – Fotoner från rubidiumminnena omvandlades till telekommunikationens S-band (cirka 1,5 μm) via kvantfrekvensomvandling. Detta gav en fiberförlust på endast cirka 0,17 dB/km, vilket är avgörande för långa avstånd .
2. Aktiv fiberstabilisering – Ett realtidsstabiliseringssystem kompenserade för fasfluktuationer i de långa fiberlänkarna och bibehöll interferenskontrasten över hela 42-milsträckan .
3. Enkelfotonbaserat DLCZ-protokoll – Istället för att kräva tvåfotonkoincidens detekterades bara en foton från varje minne, vilket dramatiskt ökade intrasslingshastigheten på långa avstånd .

Förbi PLOB-gränsen

• PLOB-gränsen (Pirandola–Laurenza–Ottaviani–Banchi) är den fundamentala gränsen för hur snabbt intrassling kan distribueras genom en förlustfylld kanal utan kvantrepeterare .
• Forskarna visade att den uppmätta intrasslingssannolikheten översteg PLOB-gränsen för avstånd längre än cirka 23–32 mil direkt fiber . Detta innebär att ett minnesbaserat kvantnätverk kan uppnå högre intrasslingshastigheter än en direkt fiberlänk bortom denna punkt – ett bevis på kvantminnens avgörande roll som repeterarnoder .

Betydelse för framtidens kvantinternet

• Detta är den första experimentella demonstrationen av att ett minnesbaserat kvantnätverk kan slå den fundamentala repeterarlösa gränsen, vilket bekräftar en central princip för kvantrepeterarkonstruktioner .
• Avståndet har nu ökat från stadsnätsskala (tiotals kilometer) till regionnätsskala (hundratals kilometer), vilket visar att lagrad kvantinformation kan vara pålitligt intrasslad över avstånd som förbinder städer .
• Arbetet lägger en praktisk grund för att bygga skalabara, minnesbaserade kvantrepeterare som en dag kan utgöra ryggraden i ett globalt kvantinternet – med möjligheter som långdistansnyckeldistribution, distribuerad kvantberäkning och säker kvantkommunikation .