Araştırmacılar, soğuk atomlara dayalı çok düğümlü kuantum depolama ağını fark ediyor
Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden Pan Jianwei ve Bao Xiaohui, kuantum ağları yönünde yeni bir ilerleme kaydetti. Çok düğümlü, uzun mesafeli kuantum ağlarının inşasının temelini atarak, üç ayrı soğuk atom kuantum hafızasını dolaştırmak için başarılı bir şekilde çok tonlu girişim kullandılar. Sonuçlar 21 Ocak'ta uluslararası akademik dergi "Nature-Photonics" te yayınlandı.
Klasik ağa karşılık gelen kuantum ağı, uzak kuantum işlemcileri arasındaki ara bağlantıya atıfta bulunur. Geliştirme düzeyine göre üç aşamaya ayrılabilir: kuantum anahtar ağı, kuantum depolama ağı ve kuantum bilgi işlem ağı. Kuantum depolama ağı, kuantum anahtar ağının bir sonraki aşamasıdır. Her düğümde, kuantum durumu, uygun olduğunda talep üzerine okunabilen kuantum belleğinde saklanır. Bu nedenle, kuantum durumlarının ışınlanması, dağıtılmış kuantum hesaplama vb. Gibi kuantum depolama ağlarına dayalı olarak daha gelişmiş kuantum bilgi görevleri gerçekleştirilebilir.
Kuantum ağlarının önemli uygulama değeri göz önüne alındığında, uluslararası rekabet şiddetli. Kuantum anahtar ağı nispeten olgunlaşmıştır ve şu anda Çin'de inşa edilen kuantum güvenli iletişim için Pekin-Şangay ana hattı gibi büyük ölçekli uygulamalara girmektedir. Kuantum depolama ağları doğrultusunda mevcut ana hedef, düğüm sayısını artırmak ve düğümler arasındaki mesafeyi artırmaktır. Örneğin, Hollanda'daki Delft Teknoloji Üniversitesi, Delft, Amsterdam ve diğer şehirleri birbirine bağlayan dört düğümlü bir kuantum ağı kurmayı planlıyor. Argonne Ulusal Laboratuvarı, Fermi Laboratuvarı ve Chicago Üniversitesi de benzer kuantum ağları planlıyor.
Bir kuantum depolama ağı kurmanın temel kaynağı, ışık ve atomlar arasındaki kuantum dolaşıklıktır. Dolanıklığın parlaklığı ve kalitesi doğrudan kuantum ağının ölçeğini ve ölçeğini belirler. Dolaşmanın parlaklığını iyileştirmek için, Pan Jianwei ve Bao Xiaohui'nin araştırma grubu, tek foton ve atomik topluluk arasındaki bağlantıyı artırmak için halka boşluğu geliştirme teknolojisini benimsedi ve bu da dolaşma hazırlığının verimliliğini büyük ölçüde artırdı. Ekip, dolanma kalitesini artırmak için yüksek sıralı modda boşluk kilitleme, kendi kendini filtreleme ve diğer teknolojileri kullandı, böylece başıboş arka plan fotonları iyi bir şekilde bastırıldı. Bu ikisini birleştirirken, dolanma kalitesini korurken, dolanma kaynağının parlaklığı, önceki iki düğümlü deneylere kıyasla bir büyüklük sırasından daha fazla artar.
Yüksek parlaklığa sahip ışığın atomlarla dolanmasına dayanan araştırma grubu, çok sayıda dolaşıklık çifti ve üç foton girişimi hazırlayarak üç atomlu topluluk kuantum belleğini başarıyla karıştırdı. Deneyde, 18 metrelik tek modlu bir fiber ile birbirine bağlanan iki bağımsız laboratuvarda üç kuantum belleği bulunuyor. Gözden geçirenler bu çalışmayı "çok partili kuantum ağları için bir kilometre taşı" olarak övdü. Daha önce ekip tarafından uygulanan 100 milisaniyelik depolama teknolojisini (Nat. Photon.10, 381, 2016) ve Rydberg dolaştırma teknolojisini (Phys. Rev. Lett. 117, 180501, 2016) birleştirerek, düğüm sayısını daha da artırması bekleniyor. . Atomik dalga boylarını iletişim bantlarına dönüştürmek için kuantum frekans dönüştürme teknolojisinin kullanılmasının da düğümler arasındaki mesafeyi büyük ölçüde genişletmesi bekleniyor.
Bu çalışma Bilim ve Teknoloji Bakanlığı, Çin Ulusal Vakfı, Çin Bilimler Akademisi ve Anhui Eyaleti tarafından finanse edildi.
Deneysel kurulum
Kaynak: Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi
İpuçları: Yakın zamanda WeChat resmi hesap bilgi akışı revize edildi. Her kullanıcı, büyük kartlar şeklinde görüntülenecek olan sık okuma abonelik numaralarını ayarlayabilir. Bu nedenle, "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" makalesini kaçırmak istemiyorsanız, şunları yapmalısınız: "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" genel hesabına girin sağ üst köşedeki menüyü tıklayın "Yıldız Olarak Ayarla" yı seçin
