Quantum computing-technologie zou opmerkelijke voordelen kunnen hebben ten opzichte van klassieke computertechnologie, waaronder een hogere snelheid en de mogelijkheid om complexere problemen aan te pakken. In de afgelopen jaren hebben sommige onderzoekers ook de mogelijke oprichting van een 'kwantuminternet' onderzocht, een netwerk waarmee kwantumapparaten informatie kunnen uitwisselen, net zoals klassieke computerapparaten tegenwoordig informatie uitwisselen.

Het kwantuminternet zou fascinerende mogelijkheden kunnen bieden voor tal van toepassingen van kwantumtechnologie. Het zou bijvoorbeeld veiligere communicatie, nauwkeurigere teledetectie en gedistribueerde kwantumcomputernetwerken mogelijk maken.

Onderzoekers van de University of Science and Technology of China en het Jinan Institute of Quantum Technology hebben onlangs kwantumverstrengeling aangetoond tussen twee geheugenapparaten die zich op 12,5 km van elkaar in een stedelijke omgeving bevinden. Hun paper, gepubliceerd in Physical Review Letters , zou een volgende stap kunnen zijn in de richting van de ontwikkeling van een kwantuminternet.

"In 2020 publiceerden we een paper waarin we de verstrengeling van twee kwantumherinneringen aantonen via een glasvezelverbinding van 50 km", vertelde Xiao-Hui Bao, een van de onderzoekers die het onderzoek uitvoerde, aan Phys.org. "In dat experiment bevonden beide geheugens die we gebruikten zich in één laboratorium en waren dus niet volledig onafhankelijk. De volgende stap in ons onderzoek was om de twee geheugens volledig onafhankelijk te maken, met een grote afstand ertussen."

In hun experiment introduceerden Bao en zijn collega's twee kwantumknooppunten op verschillende locaties in een stedelijke omgeving, waarbij ze op een afstand van 12,5 km van elkaar werden geplaatst. In het eerste knooppunt, knooppunt A genaamd, verstrengelden ze hun eerste kwantumgeheugen met een enkel foton. Dit enkele foton werd vervolgens naar knooppunt B gestuurd en opgeslagen in het tweede kwantumgeheugen.

"Op deze manier verstrengelen we de twee verre kwantumgeheugens", legde Bao uit. "Omdat het foton dat uit ons geheugen wordt uitgezonden nabij-infrarood (795 nm) is en niet geschikt is voor transmissie met weinig verlies in vezels, maken we gebruik van de kwantumfrequentieconversietechniek om in plaats daarvan de golflengte van het foton te verschuiven naar 1342 nm, wat de algehele transmissie-efficiëntie aanzienlijk."

Hoewel sommige eerdere onderzoeken kwantumverbindingen over lange afstanden hadden aangetoond, hadden ze voornamelijk betrekking op de overdracht van verstrengelde fotonen. Aan de andere kant hebben Bao en zijn collega's een verstrengeling vastgesteld tussen twee op atomen gebaseerde kwantumgeheugenapparaten.

Dit zou connectiviteit tussen verschillende knooppunten mogelijk kunnen maken, wat een belangrijke vereiste is voor het opzetten van betrouwbare kwantumcomputernetwerken.

"De belangrijkste prestatie van ons recente werk is dat we de langste afstand van verstrengelingsdistributie met kwantumgeheugens hebben gerealiseerd," zei Bao. "Een dergelijke verstrengeling is de fundamentele hulpbron om een ​​kwantumnetwerk en kwantumrepeaters te bouwen."

Het recente werk van Bao en zijn collega's is een opmerkelijke bijdrage aan het onderzoeksgebied dat zich richt op het opzetten van een kwantuminternet. Hun demonstratie van verstrengeling tussen twee kwantumgeheugensystemen op 12,5 km zou een belangrijke stap kunnen zijn in de richting van veilige kwantumcommunicatie over lange afstanden.

"In het huidige experiment is de gegenereerde verstrengeling op afstand nog niet aangekondigd, waardoor de verdere toepassingen ervan worden beperkt", voegde Bao eraan toe. "In de nabije toekomst zijn we van plan een aangekondigde versie te implementeren, terwijl we ook van plan zijn om het aantal knooppunten uit te breiden." + Verder verkennen

Onderzoekers bereiken recordverstrengeling van kwantumgeheugens

© 2022 Science X Network