รุ่งอรุณของเครือข่ายควอนตัมโซลิดสเตต: นักวิจัยสาธิตการรบกวนควอนตัมที่มีการมองเห็นสูงระหว่างจุดควอนตัมเซมิคอนดักเตอร์อิสระสองจุด - ขั้นตอนสำคัญสู่เครือข่ายควอนตัมที่ปรับขนาดได้

เผยแพร่ซ้ำโดยเพลโต

ผู้ติดตาม: 0

หน้าแรก > ข่าวประชา > รุ่งอรุณของเครือข่ายควอนตัมโซลิดสเตต: นักวิจัยได้สาธิตการรบกวนควอนตัมที่มองเห็นได้สูงระหว่างควอนตัมดอทของเซมิคอนดักเตอร์อิสระสองตัว ซึ่งเป็นขั้นตอนสำคัญสู่เครือข่ายควอนตัมที่ปรับขนาดได้

การกำหนดค่าการทดลองของการรบกวนควอนตัมระหว่างแหล่งกำเนิดโฟตอนเดี่ยว QD แบบโซลิดสเตตอิสระสองแหล่งที่แยกจากกันด้วยไฟเบอร์ 302 กม. DM: กระจกไดโครมาติก, LP: ลองพาส, BP: แบนด์พาส, BS: ตัวแยกลำแสง, SNSPD: ตัวนำยิ่งยวดตัวตรวจจับโฟตอนเดี่ยวสายนาโนที่มีตัวนำยิ่งยวด, HWP: แผ่นครึ่งคลื่น, QWP: แผ่นไตรมาสคลื่น, PBS: ตัวแยกลำแสงโพลาไรซ์ เครดิต
คุณ และคณะ ดอย 10.1117/1.AP.4.6.066003

นามธรรม:
รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปีนี้ยกย่องความสนใจพื้นฐานของการพัวพันควอนตัม และยังมองเห็นถึงการใช้งานที่เป็นไปได้ใน "การปฏิวัติควอนตัมครั้งที่สอง" ซึ่งเป็นยุคใหม่ที่เราสามารถจัดการกับความแปลกประหลาดของกลศาสตร์ควอนตัม รวมถึงการซ้อนทับควอนตัมและการพัวพัน เครือข่ายควอนตัมขนาดใหญ่และทำงานได้อย่างสมบูรณ์คือจอกศักดิ์สิทธิ์ของวิทยาศาสตร์ข้อมูลควอนตัม มันจะเปิดพรมแดนใหม่ของฟิสิกส์ พร้อมความเป็นไปได้ใหม่ๆ สำหรับการคำนวณควอนตัม การสื่อสาร และมาตรวิทยา

รุ่งอรุณของเครือข่ายควอนตัมโซลิดสเตต: นักวิจัยแสดงให้เห็นถึงการรบกวนควอนตัมที่มองเห็นได้สูงระหว่างควอนตัมดอทของเซมิคอนดักเตอร์อิสระสองตัว ซึ่งเป็นขั้นตอนสำคัญสู่เครือข่ายควอนตัมที่ปรับขนาดได้

เบลลิงแฮม วอชิงตัน | โพสต์เมื่อวันที่ 6 มกราคม 2023

หนึ่งในความท้าทายที่สำคัญที่สุดคือการขยายระยะทางของการสื่อสารด้วยควอนตัมไปสู่ระดับที่มีประโยชน์จริง ซึ่งแตกต่างจากสัญญาณคลาสสิกที่สามารถขยายได้โดยไม่มีเสียงรบกวน สถานะควอนตัมในการซ้อนทับไม่สามารถขยายได้เนื่องจากไม่สามารถโคลนนิ่งได้อย่างสมบูรณ์ ดังนั้น เครือข่ายควอนตัมประสิทธิภาพสูงไม่เพียงแต่ต้องการช่องควอนตัมที่มีการสูญเสียต่ำเป็นพิเศษและหน่วยความจำควอนตัมเท่านั้น แต่ยังต้องใช้แหล่งกำเนิดแสงควอนตัมประสิทธิภาพสูงด้วย มีความคืบหน้าล่าสุดที่น่าตื่นเต้นในการสื่อสารควอนตัมบนดาวเทียมและตัวทำซ้ำควอนตัม แต่การขาดแหล่งกำเนิดโฟตอนเดียวที่เหมาะสมได้ขัดขวางความก้าวหน้าต่อไป

แหล่งกำเนิดโฟตอนเดียวที่จำเป็นสำหรับแอปพลิเคชันเครือข่ายควอนตัมคืออะไร ขั้นแรก ควรปล่อยโฟตอนทีละหนึ่ง (เดียวเท่านั้น) ประการที่สอง เพื่อให้ได้ความสว่าง แหล่งกำเนิดโฟตอนเดี่ยวควรมีประสิทธิภาพของระบบสูงและมีอัตราการทำซ้ำสูง ประการที่สาม สำหรับการใช้งานต่างๆ เช่น ในการเคลื่อนย้ายด้วยควอนตัมที่ต้องการรบกวนโฟตอนอิสระ โฟตอนเดี่ยวควรแยกไม่ออกจากกัน ข้อกำหนดเพิ่มเติมรวมถึงแพลตฟอร์มที่ปรับขนาดได้ ความกว้างของแถบความถี่ที่ปรับได้และแคบ (เหมาะสำหรับการทำข้อมูลให้ตรงกันชั่วคราว) และการเชื่อมต่อระหว่างกันกับ qubits ของสสาร

แหล่งที่มาที่มีแนวโน้มคือจุดควอนตัม (QDs) ซึ่งเป็นอนุภาคเซมิคอนดักเตอร์เพียงไม่กี่นาโนเมตร อย่างไรก็ตาม ในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา การมองเห็นการรบกวนทางควอนตัมระหว่าง QD อิสระแทบจะไม่เกินขีดจำกัดแบบดั้งเดิมที่ 50% และระยะทางถูกจำกัดไว้ที่ประมาณสองสามเมตรหรือกิโลเมตร

ตามที่รายงานใน Advanced Photonics ทีมนักวิจัยนานาชาติประสบความสำเร็จในการรบกวนควอนตัมที่มองเห็นได้สูงระหว่าง QD อิสระสองตัวที่เชื่อมโยงกับใยแก้วนำแสง ~300 กม. พวกเขารายงานแหล่งกำเนิดโฟตอนเดี่ยวที่มีประสิทธิภาพและแยกไม่ออกด้วยสัญญาณรบกวนต่ำพิเศษ การแปลงความถี่โฟตอนเดียวที่ปรับได้ และการส่งผ่านไฟเบอร์แบบยาวที่มีการกระจายตัวต่ำ โฟตอนเดี่ยวถูกสร้างขึ้นจาก QDs เดี่ยวที่ขับเคลื่อนด้วยเรโซแนนซ์ควบคู่กับไมโครคาวิตี้ การแปลงความถี่ควอนตัมใช้เพื่อกำจัดความไม่สม่ำเสมอของ QD และเปลี่ยนความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมาไปยังย่านความถี่โทรคมนาคม การมองเห็นสัญญาณรบกวนที่สังเกตได้สูงถึง 93% ผู้เขียนอาวุโส Chao-Yang Lu ศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศจีน (USTC) กล่าวว่า "การปรับปรุงที่เป็นไปได้สามารถขยายระยะทางต่อไปได้ถึง ~ 600 กม."

Lu กล่าวว่า "งานของเราเพิ่มขึ้นจากการทดลองควอนตัมที่ใช้ QD ก่อนหน้านี้ในระดับตั้งแต่ ~1 กม. ถึง 300 กม. ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าสองลำดับ และด้วยเหตุนี้จึงเปิดโอกาสที่น่าตื่นเต้นของเครือข่ายควอนตัมโซลิดสเตต" ด้วยการกระโดดที่รายงานนี้ รุ่งอรุณของเครือข่ายควอนตัมโซลิดสเตตอาจเริ่มแตกสลายในเร็ว ๆ นี้

####

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมกรุณาคลิก โปรดคลิกที่นี่เพื่ออ่านรายละเอียดเพิ่มเติม

ติดต่อ:
ดาเนียต สเตฟเฟนส์
SPIE–สมาคมระหว่างประเทศเพื่อทัศนศาสตร์และโฟโตนิกส์
สำนักงาน: 360-685 5478-

ลิขสิทธิ์ © SPIE–International Society for Optics and Photonics

หากคุณมีความคิดเห็นโปรด ติดต่อ เรา

ผู้ออกข่าวประชาสัมพันธ์ไม่ใช่ 7th Wave, Inc. หรือ Nanotechnology Now มีหน้าที่รับผิดชอบต่อความถูกต้องของเนื้อหา แต่เพียงผู้เดียว

บุ๊คมาร์ค: