Dawn of Solid-state Quantum Networks: Ερευνητές κατέδειξαν κβαντικές παρεμβολές υψηλής ορατότητας μεταξύ δύο ανεξάρτητων κβαντικών κουκκίδων ημιαγωγών Ένα σημαντικό βήμα προς κλιμακούμενα κβαντικά δίκτυα

Αναδημοσίευση από τον Πλάτωνα

Ακολουθούν: 0

Αρχική > Τύπος > Η αυγή των κβαντικών δικτύων στερεάς κατάστασης: Οι ερευνητές κατέδειξαν κβαντική παρεμβολή υψηλής ορατότητας μεταξύ δύο ανεξάρτητων κβαντικών κουκκίδων ημιαγωγών — ένα σημαντικό βήμα προς κλιμακούμενα κβαντικά δίκτυα

Πειραματική διαμόρφωση κβαντικής παρεμβολής μεταξύ δύο ανεξάρτητων πηγών μονοφωτονίου QD στερεάς κατάστασης που χωρίζονται από ίνα μήκους 302 km. DM: διχρωματικό κάτοπτρο, LP: long pass, BP: band pass, BS: beam splitter, SNSPD: υπεραγώγιμο νανοσύρμα ανιχνευτής μονοφωτόνιου, HWP: πλάκα μισού κύματος, QWP: πλάκα τετάρτου κύματος, PBS: διαχωριστής δέσμης πόλωσης. ΠΙΣΤΩΣΗ
You et al., doi 10.1117/1.AP.4.6.066003

Περίληψη:
Το φετινό βραβείο Νόμπελ Φυσικής γιόρτασε το θεμελιώδες ενδιαφέρον της κβαντικής εμπλοκής και επίσης οραματίστηκε τις πιθανές εφαρμογές στη «δεύτερη κβαντική επανάσταση» - μια νέα εποχή κατά την οποία μπορούμε να χειριστούμε το παράξενο της κβαντικής μηχανικής, συμπεριλαμβανομένης της κβαντικής υπέρθεσης και της εμπλοκής. Ένα μεγάλης κλίμακας και πλήρως λειτουργικό κβαντικό δίκτυο είναι το ιερό δισκοπότηρο των επιστημών της κβαντικής πληροφορίας. Θα ανοίξει ένα νέο σύνορο της φυσικής, με νέες δυνατότητες για κβαντικούς υπολογισμούς, επικοινωνία και μετρολογία.

Η αυγή των κβαντικών δικτύων στερεάς κατάστασης: Οι ερευνητές κατέδειξαν κβαντική παρεμβολή υψηλής ορατότητας μεταξύ δύο ανεξάρτητων κβαντικών κουκκίδων ημιαγωγών - ένα σημαντικό βήμα προς τα κλιμακούμενα κβαντικά δίκτυα

Bellingham, WA | Δημοσιεύτηκε στις 6 Ιανουαρίου 2023

Μία από τις πιο σημαντικές προκλήσεις είναι να επεκταθεί η απόσταση της κβαντικής επικοινωνίας σε μια πρακτικά χρήσιμη κλίμακα. Σε αντίθεση με τα κλασικά σήματα που μπορούν να ενισχυθούν χωρίς θόρυβο, οι κβαντικές καταστάσεις σε υπέρθεση δεν μπορούν να ενισχυθούν επειδή δεν μπορούν να κλωνοποιηθούν τέλεια. Επομένως, ένα κβαντικό δίκτυο υψηλής απόδοσης απαιτεί όχι μόνο κβαντικά κανάλια και κβαντική μνήμη εξαιρετικά χαμηλών απωλειών, αλλά και πηγές κβαντικού φωτός υψηλής απόδοσης. Υπήρξε συναρπαστική πρόσφατη πρόοδος στις κβαντικές επικοινωνίες που βασίζονται σε δορυφόρους και στους κβαντικούς επαναλήπτες, αλλά η έλλειψη κατάλληλων πηγών ενός φωτονίου έχει εμποδίσει την περαιτέρω πρόοδο.

Τι απαιτείται από μια πηγή ενός φωτονίου για εφαρμογές κβαντικού δικτύου; Πρώτον, θα πρέπει να εκπέμπει ένα (μόνο ένα) φωτόνιο τη φορά. Δεύτερον, για να επιτευχθεί φωτεινότητα, οι πηγές ενός φωτονίου θα πρέπει να έχουν υψηλή απόδοση συστήματος και υψηλό ρυθμό επανάληψης. Τρίτον, για εφαρμογές όπως στην κβαντική τηλεμεταφορά που απαιτούν παρεμβολή με ανεξάρτητα φωτόνια, τα μεμονωμένα φωτόνια θα πρέπει να είναι δυσδιάκριτα. Οι πρόσθετες απαιτήσεις περιλαμβάνουν μια κλιμακούμενη πλατφόρμα, εύρος γραμμής με δυνατότητα συντονισμού και στενής ζώνης (ευνοϊκό για χρονικό συγχρονισμό) και διασυνδεσιμότητα με qubits ύλης.

Μια πολλά υποσχόμενη πηγή είναι οι κβαντικές κουκκίδες (QDs), σωματίδια ημιαγωγών μόλις λίγων νανομέτρων. Ωστόσο, τις τελευταίες δύο δεκαετίες, η ορατότητα της κβαντικής παρεμβολής μεταξύ ανεξάρτητων QDs σπάνια έχει υπερβεί το κλασικό όριο του 50% και οι αποστάσεις έχουν περιοριστεί σε περίπου λίγα μέτρα ή χιλιόμετρα.

Όπως αναφέρεται στο Advanced Photonics, μια διεθνής ομάδα ερευνητών πέτυχε κβαντική παρεμβολή υψηλής ορατότητας μεταξύ δύο ανεξάρτητων QD που συνδέονται με οπτικές ίνες ~ 300 km. Αναφέρουν αποτελεσματικές και δυσδιάκριτες πηγές ενός φωτονίου με εξαιρετικά χαμηλού θορύβου, ρυθμιζόμενη μετατροπή συχνότητας ενός φωτονίου και μετάδοση μακρών ινών χαμηλής διασποράς. Τα μεμονωμένα φωτόνια παράγονται από συντονισμένα οδηγούμενα μεμονωμένα QD ντετερμινιστικά συζευγμένα με μικροκοιλότητες. Οι μετατροπές κβαντικών συχνοτήτων χρησιμοποιούνται για την εξάλειψη της ανομοιογένειας του QD και τη μετατόπιση του μήκους κύματος εκπομπής στη ζώνη τηλεπικοινωνιών. Η παρατηρούμενη ορατότητα παρεμβολών είναι έως και 93%. Σύμφωνα με τον ανώτερο συγγραφέα Chao-Yang Lu, καθηγητή στο Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κίνας (USTC), «Οι εφικτές βελτιώσεις μπορούν να επεκτείνουν περαιτέρω την απόσταση σε ~600 km».

Ο Lu παρατηρεί, «Η εργασία μας μεταπήδησε από τα προηγούμενα κβαντικά πειράματα που βασίζονταν στο QD σε κλίμακα από ~1 km έως 300 km, δύο τάξεις μεγέθους μεγαλύτερη, και έτσι ανοίγει μια συναρπαστική προοπτική κβαντικών δικτύων στερεάς κατάστασης». Με αυτό το αναφερόμενο άλμα, η αυγή των κβαντικών δικτύων στερεάς κατάστασης μπορεί σύντομα να αρχίσει να ανοίγει προς την ημέρα.

####

Για περισσότερες πληροφορίες, πατήστε εδώ

Επαφές:
Ντάνεετ Στέφενς
SPIE – Διεθνής Εταιρεία Οπτικής και Φωτονικής
Office: 360-685-5478

Πνευματικά δικαιώματα © SPIE–International Society for Optics and Photonics

Εάν έχετε ένα σχόλιο, παρακαλώ Επικοινωνία και εμείς με χαρά θα σας εξυπηρετήσουμε.

Οι εκδότες δελτίων ειδήσεων, όχι η 7th Wave, Inc. ή η Nanotechnology Now, είναι αποκλειστικά υπεύθυνες για την ακρίβεια του περιεχομένου.

Bookmark: