Solid-state-kvanttiverkkojen kynnyksellä: Tutkijat osoittivat näkyvää kvanttihäiriötä kahden itsenäisen puolijohdekvanttipisteen välillä – tärkeä askel kohti skaalautuvia kvanttiverkkoja

Julkaissut Platon

seuraajia: 0

Etusivu > lehdistö > Solid-state-kvanttiverkkojen kynnyksellä: Tutkijat osoittivat erittäin näkyvän kvanttihäiriön kahden itsenäisen puolijohdekvanttipisteen välillä – tärkeä askel kohti skaalautuvia kvanttiverkkoja

Kvanttihäiriöiden kokeellinen konfiguraatio kahden itsenäisen solid-state-QD-yksifotonilähteen välillä, jotka on erotettu 302 km:n kuidulla. DM: dikromaattinen peili, LP: pitkä päästö, BP: kaistanpäästö, BS: säteen jakaja, SNSPD: suprajohtava nanolankainen yksifotonidetektori, HWP: puoliaaltolevy, QWP: neljännesaaltolevy, PBS: polarisaatiosäteen jakaja. LUOTTO
Sinä et al., doi 10.1117/1.AP.4.6.066003

Tiivistelmä:
Tämän vuoden fysiikan Nobel-palkinto juhli kvanttikietoutumisen perustavaa laatua olevaa mielenkiintoa ja visioi myös mahdollisia sovelluksia "toisessa kvanttivallankumouksessa" - uudessa aikakaudessa, jolloin pystymme manipuloimaan kvanttimekaniikan omituisuuksia, mukaan lukien kvanttien superpositio ja kietoutuminen. Laajamittainen ja täysin toimiva kvanttiverkko on kvanttitietotieteiden pyhä malja. Se avaa fysiikan uuden rajan, joka tarjoaa uusia mahdollisuuksia kvanttilaskentaan, viestintään ja metrologiaan.

Solid-state-kvanttiverkkojen kynnyksellä: Tutkijat osoittivat erittäin näkyvän kvanttihäiriön kahden itsenäisen puolijohdekvanttipisteen välillä – tärkeä askel kohti skaalautuvia kvanttiverkkoja

Bellingham, WA | Julkaistu 6. tammikuuta 2023

Yksi merkittävimmistä haasteista on laajentaa kvanttiviestinnän etäisyyttä käytännössä hyödylliseen mittakaavaan. Toisin kuin klassiset signaalit, joita voidaan vahvistaa äänettömästi, superpositiossa olevia kvanttitiloja ei voida vahvistaa, koska niitä ei voida kloonata täydellisesti. Siksi korkean suorituskyvyn kvanttiverkko vaatii erittäin pienihäviöisten kvanttikanavien ja kvanttimuistin lisäksi myös tehokkaita kvanttivalolähteitä. Satelliittipohjaisessa kvanttiviestinnässä ja kvanttitoistimissa on viime aikoina tapahtunut jännittävää edistystä, mutta sopivien yhden fotonin lähteiden puute on haitannut jatkokehitystä.

Mitä yhden fotonin lähteeltä vaaditaan kvanttiverkkosovelluksissa? Ensinnäkin sen pitäisi lähettää yksi (vain yksi) fotoni kerrallaan. Toiseksi, kirkkauden saavuttamiseksi yhden fotonin lähteillä tulisi olla korkea järjestelmän tehokkuus ja korkea toistotaajuus. Kolmanneksi sovelluksissa, kuten kvanttiteleportaatiossa, jotka vaativat riippumattomien fotonien häiriöitä, yksittäisten fotonien tulisi olla erottamattomia. Lisävaatimuksia ovat skaalautuva alusta, viritettävä ja kapeakaistainen linjaleveys (suotuisa ajalliseen synkronointiin) ja yhteenliitettävyys ainekubittien kanssa.

Lupaava lähde on kvanttipisteet (QD), vain muutaman nanometrin puolijohdehiukkaset. Kuitenkin viimeisen kahden vuosikymmenen aikana kvanttihäiriöiden näkyvyys itsenäisten QD:iden välillä on harvoin ylittänyt klassisen 50 prosentin rajan ja etäisyydet on rajoitettu muutamaan metriin tai kilometriin.

Kuten Advanced Photonics -julkaisussa kerrotaan, kansainvälinen tutkijaryhmä on saavuttanut erittäin näkyvän kvanttihäiriön kahden itsenäisen QD:n välillä, jotka on kytketty ~ 300 km optisiin kuituihin. He raportoivat tehokkaista ja erottamattomista yksifotonisista lähteistä, joissa on erittäin pieni kohina, viritettävä yhden fotonin taajuusmuunnos ja mataladispersioinen pitkän kuidun lähetys. Yksittäiset fotonit syntyvät resonanssiohjatuista yksittäisistä QD:istä, jotka on deterministisesti kytketty mikroonteloihin. Kvanttitaajuusmuunnoksia käytetään eliminoimaan QD-epähomogeenisuus ja siirtämään emissioaallonpituutta tietoliikennekaistalle. Havaittu häiriönäkyvyys on jopa 93 %. Vanhempi kirjailija Chao-Yang Lu, professori Kiinan tiede- ja teknologiayliopistosta (USTC), "Toteutettavilla parannuksilla voidaan pidentää etäisyyttä edelleen ~ 600 kilometriin."

Lu huomauttaa: "Työmme hyppäsi aiemmista QD-pohjaisista kvanttikokeista asteikolla ~ 1 km - 300 km, kaksi suuruusluokkaa suurempi, ja avaa siten jännittävän mahdollisuuden solid-state-kvanttiverkkoihin." Tämän raportoidun hypyn myötä solid-state-kvanttiverkkojen kynnyksellä saattaa pian alkaa koittua kohti päivää.

####

Saat lisätietoja napsauttamalla tätä

Yhteydet:
Daneet Steffens
SPIE - Kansainvälinen optiikan ja fotoniikan yhdistys
Toimisto: 360-685-5478

Jos sinulla on kommentteja, kiitos Ota yhteyttä meille.

Lehdistötiedotteiden liikkeeseenlaskijat, eivät 7th Wave, Inc. tai Nanotechnology Now, ovat yksin vastuussa sisällön oikeellisuudesta.

Kirjanmerkki: