Dawn Of Solid-state Quantum Networks: Forskere demonstrerede kvanteinterferens med høj synlighed mellem to uafhængige halvlederkvanteprikker — et vigtigt skridt mod skalerbare kvantenetværk

Genudgivet af Platon

Abonnenter: 0

Home > Presse > Dawn of solid-state kvantenetværk: Forskere demonstrerede højsynlighed kvanteinterferens mellem to uafhængige halvlederkvanteprikker - et vigtigt skridt mod skalerbare kvantenetværk

Eksperimentel konfiguration af kvanteinterferens mellem to uafhængige solid-state QD enkeltfotonkilder adskilt af 302 km fiber. DM: dikromatisk spejl, LP: langpas, BP: båndpas, BS: stråledeler, SNSPD: superledende nanotråd enkelt-fotondetektor, HWP: halvbølgeplade, QWP: kvartbølgeplade, PBS: polarisationsstråledeler. KREDIT
You et al., doi 10.1117/1.AP.4.6.066003

Abstract:
Dette års Nobelpris i fysik fejrede den grundlæggende interesse for kvantesammenfiltring og forestillede sig også de potentielle anvendelser i "den anden kvanterevolution" - en ny tidsalder, hvor vi er i stand til at manipulere det underlige ved kvantemekanikken, herunder kvantesuperposition og sammenfiltring. Et storstilet og fuldt funktionelt kvantenetværk er kvanteinformationsvidenskabens hellige gral. Det vil åbne en ny grænse for fysik med nye muligheder for kvanteberegning, kommunikation og metrologi.

Dawn of solid-state kvantenetværk: Forskere demonstrerede højsynlighed kvanteinterferens mellem to uafhængige halvlederkvanteprikker - et vigtigt skridt mod skalerbare kvantenetværk

Bellingham, WA | Udgivet den 6. januar 2023

En af de væsentligste udfordringer er at udvide afstanden til kvantekommunikation til en praktisk brugbar skala. I modsætning til klassiske signaler, der kan forstærkes lydløst, kan kvantetilstande i superposition ikke forstærkes, fordi de ikke kan klones perfekt. Derfor kræver et højtydende kvantenetværk ikke kun kvantekanaler med ultralavt tab og kvantehukommelse, men også højtydende kvantelyskilder. Der har været spændende nylige fremskridt inden for satellitbaseret kvantekommunikation og kvanterepeatere, men mangel på egnede enkeltfotonkilder har hæmmet yderligere fremskridt.

Hvad kræves der af en enkeltfotonkilde til kvantenetværksapplikationer? For det første bør den udsende én (kun én) foton ad gangen. For det andet, for at opnå lysstyrke, bør enkeltfotonkilderne have høj systemeffektivitet og en høj gentagelseshastighed. For det tredje, for applikationer såsom i kvanteteleportation, der kræver interferens med uafhængige fotoner, bør de enkelte fotoner ikke kunne skelnes. Yderligere krav omfatter en skalerbar platform, tunbar og smalbåndslinjebredde (gunstig til tidsmæssig synkronisering) og sammenkobling med stof-qubits.

En lovende kilde er quantum dots (QD'er), halvlederpartikler på blot nogle få nanometer. Men i de sidste to årtier har synligheden af kvanteinterferens mellem uafhængige QD'er sjældent overskredet den klassiske grænse på 50%, og afstande er blevet begrænset til omkring et par meter eller kilometer.

Som rapporteret i Advanced Photonics har et internationalt team af forskere opnået kvanteinterferens med høj synlighed mellem to uafhængige QD'er forbundet med ~300 km optiske fibre. De rapporterer effektive og ikke-adskillelige enkeltfotonkilder med ultra-lav-støj, afstembar enkelt-foton frekvenskonvertering og lav-dispersion lang fiber transmission. De enkelte fotoner genereres fra resonant drevne enkelt QD'er deterministisk koblet til mikrohulrum. Kvantefrekvenskonverteringer bruges til at eliminere QD-inhomogeniteten og flytte emissionsbølgelængden til telekommunikationsbåndet. Den observerede interferenssynlighed er op til 93 %. Ifølge seniorforfatter Chao-Yang Lu, professor ved University of Science and Technology of China (USTC), "Mulige forbedringer kan yderligere forlænge afstanden til ~600 km."

Lu bemærker, "Vores arbejde sprang fra de tidligere QD-baserede kvanteeksperimenter i en skala fra ~1 km til 300 km, to størrelsesordener større, og åbner dermed en spændende udsigt til solid-state kvantenetværk." Med dette rapporterede spring kan begyndelsen af solid-state kvantenetværk snart begynde at bryde mod dag.

####

For mere information, klik link.

Kontaktpersoner:
Daneet Steffens
SPIE – International Society for Optics and Photonics
Kontor: 360-685-5478

Hvis du har en kommentar, tak Kontakt os.

Udstedere af nyhedsudgivelser, ikke 7th Wave, Inc. eller Nanotechnology Now, er alene ansvarlige for indholdets nøjagtighed.

Bogmærke: