Een groep wetenschappers onder leiding van prof. Zhang Qiang en Pan Jianwei van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China (USTC) heeft met succes verstrengelingswisseling aangetoond met twee onafhankelijke bronnen die 12,5 km van elkaar verwijderd zijn met behulp van 103 km optische vezel.

Het realiseren van langeafstandsverstrengeling met onafhankelijke bronnen onder reële omstandigheden is belangrijk voor zowel toekomstige kwantumnetwerken als de fundamentele studie van de kwantumtheorie.

Echter, vanwege de hoge gevoeligheid voor milieueffecten, demonstratie van het principe was eerder bereikt over slechts enkele tientallen kilometers ondergrondse optische vezel, en er was geen melding gemaakt van implementatie met glasvezel langer dan 100 km of hangende glasvezel.

Om de experimentele afstand te vergroten, USTC-wetenschappers maakten gebruik van twee onafhankelijke 1 GHz-klok sequentiële tijd-bin verstrengelde foton-paar bronnen, verschillende automatische stabiliteitscontroles ontwikkeld, en met succes een veldtest van verstrengelingswisseling uitgevoerd over een 103 km optische vezelverbinding bestaande uit ongeveer 77 km optische vezel in het laboratorium, 25 km glasvezel buiten het lab maar ondergronds gehouden, en 1 km optische vezel die buiten het laboratorium in de lucht hangt om rekening te houden met verschillende soorten geluidsmechanismen in de echte wereld.

Het team heeft de lengte van glasvezel vergroot van grootstedelijke afstand naar interstedelijke afstand. Het is vermeldenswaard dat in het experiment gesuspendeerde optische vezels werden gebruikt. Het verlies en de stabiliteit van het optische vezelkanaal in het experiment was voldoende om te evenaren met dat van een typische ondergronds geplaatste optische vezel met een lengte van meer dan 100 km.

Om het evenementenpercentage te verhogen, de wetenschappers hebben de bronnen bijgewerkt naar 1 GHz sequentiële tijd-bin verstrengelde foton-paar bronnen. In aanvulling, ze verbeterden het polarisatie- en vertragingscompensatiesysteem. Het werk is gepubliceerd in optiek en getiteld "Verstrengeling waarbij meer dan 100 km optische vezel wordt uitgewisseld met onafhankelijke verstrengelde foton-paarbronnen."

De opzet van dit experiment biedt een veelbelovend platform voor veel fundamentele tests in de toekomst. De configuratie van het experiment maakt de ruimte-achtige scheiding mogelijk tussen twee afstandsmetingen zoals uitgevoerd in de experimenten, en verschillende tijd-ruimterelaties kunnen worden bereikt door zowel opgerolde optische vezel als ingezette optische vezel te combineren.

De resultaten laten zien dat het realiseren van verstrengelingsruil tussen twee steden technisch haalbaar is, zelfs als er meer gesuspendeerde vezels worden gebruikt.

Het experiment verifieert ook de haalbaarheid van dergelijke technologieën voor kwantumnetwerken op lange afstand en opent nieuwe mogelijkheden voor toekomstige toepassingen in meer gecompliceerde omgevingen.

Zoals Hoi-Kwong Lo, associate editor van optiek , zei, "Verstrengeling swapping over lange afstanden is een cruciaal ingrediënt voor kwantumnetwerken in glasvezel. Het artikel geeft belangrijke details over de synchronisatie van de bronnen, de stabilisatie van de optische afstand, en polarisatie."