Erbium phát sáng gần dải viễn thông — dải được sử dụng rộng rãi trong sợi quang có suy hao thấp. Vì thế, các giao diện spin–photon có thể ghép nhiều kênh và hoạt động băng rộng này có tiềm năng trở thành nhiều nút có thể điều khiển riêng trong các liên kết lượng tử qua sợi quang. Tuy nhiên, đây mới là hướng ứng dụng triển vọng, chưa phải một mạng lượng tử đường dài đã được chứng minh.
Các nhà nghiên cứu từ Đại học Quốc gia Thành Công và Đại học Quốc gia Thanh Hoa đã phát triển một lý thuyết hệ mở có tính đến sự lan truyền cho các nguồn photon Raman theo giao thức DLCZ. DLCZ, viết tắt từ tên của Duan, Lukin, Cirac và Zoller, là một phương án kết hợp photon tương quan với bộ nhớ lượng tử để xây dựng các nút lặp lượng tử.
Mô hình mới kết hợp phương pháp Heisenberg–Langevin để mô tả nhiễu lượng tử và động lực học nguyên tử với sự lan truyền của trường quang học theo phương trình Maxwell–Schrödinger. Mô hình cũng giữ lại ảnh hưởng của xung “ghi” lên sự phân bố lại quần thể nguyên tử.
Trong cùng một khung lý thuyết, nhóm có thể dự đoán:
Kết quả mở rộng đã được kiểm chứng thực nghiệm cho thấy một quy luật quan trọng: số sự kiện trùng khớp thực sự có tương quan tăng gần tuyến tính theo số kích thích sóng spin trung bình, trong khi số sự kiện trùng khớp ngẫu nhiên tăng nhanh hơn, gần với quy luật bậc hai. Vì vậy, tương quan chéo chuẩn hóa giữa các cặp photon mạnh hơn khi giảm số kích thích sóng spin trung bình. Trong các phép thử được báo cáo, xung ghi ngắn hơn cũng giúp tăng độ tương quan.
Điều này mang lại cho các nhà thiết kế một công cụ định lượng để lựa chọn thời lượng và cường độ xung ghi/đọc, thời điểm thu hồi photon cũng như cửa sổ thời gian đo. Mục tiêu là tối đa hóa tốc độ tạo cặp photon có thể xác nhận, đồng thời hạn chế nền do nhiều kích thích và các sự kiện trùng khớp ngẫu nhiên. Khả năng điều khiển quá trình đọc ra bằng các tham số cổ điển còn cho phép “cắt” hoặc điều tiết wavepacket anti-Stokes, hỗ trợ ghép khớp các mode thời gian giữa những bộ nhớ ở các nút mạng khác nhau.
Kết quả tại Munich là một chiến lược về vật liệu và giao diện photon–bộ phát; kết quả tại Đài Loan là một lý thuyết điều khiển nguồn photon và bộ nhớ. Hai hướng này không phải cùng một thí nghiệm, nhưng bổ sung cho nhau: một bên giúp tạo ra các photon đơn tương thích với hạ tầng viễn thông và có khả năng ghép nhiều kênh, bên kia giúp thiết kế dạng xung và tương quan của photon để chúng phối hợp tốt hơn với bộ nhớ lượng tử.
Nếu tiếp tục được phát triển, hai loại tiến bộ này có thể hỗ trợ các giao diện lượng tử hoạt động trong dải viễn thông, với nhiều bộ phát và mode thời gian được điều khiển riêng — những thành phần cần thiết cho các bộ lặp lượng tử. Nghiên cứu DLCZ hiện được công bố dưới dạng bản thảo arXiv, vì vậy các tuyên bố thực nghiệm vẫn cần được xem là kết quả trước bình duyệt cho đến khi được đánh giá độc lập.