science >> Wetenschap >  >> Fysica

Kwantumteleportatie:de expresbaan voor kwantumdataverkeer

De opvatting van een kunstenaar van een foutcorrectieprotocol:de fotonen die door de omgeving worden beïnvloed, worden gefixeerd en vervolgens gebruikt om de gegevens die erin worden geteleporteerd te dragen. Krediet:Maria Slussarenko

Teleportatie mag dan een concept zijn dat gewoonlijk voorbehouden is aan sciencefiction, onderzoekers hebben aangetoond dat het kan worden gebruikt om verlies in communicatiekanalen op kwantumniveau te voorkomen.

Het team, inclusief onderzoekers van het Center for Quantum Dynamics van Griffith University, hebben de problemen rond inherent verlies benadrukt dat optreedt via elke vorm van communicatiekanaal (bijvoorbeeld internet of telefoon) en een mechanisme ontdekt dat dat verlies kan verminderen.

Professor Geoff Pryde, Dr. Sergei Slussarenko, Dr. Sacha Kocsis en Dr. Morgan Weston, samen met onderzoekers van de University of Queensland en het National Institute of Standards and Technology, zeggen dat de bevinding een belangrijke stap is in de richting van de implementatie van 'quantum internet'. die ongekende mogelijkheden met zich meebrengt die niet toegankelijk zijn met het internet van vandaag.

Dr. Slussarenko zei dat deze studie de eerste was die een methode voor het verminderen van fouten aantoonde die de prestaties van een kanaal verbeterde.

"Eerst hebben we gekeken naar de onbewerkte gegevens die via ons kanaal zijn verzonden en met onze methode een beter signaal kunnen zien dan zonder," zei hij.

"In ons experiment hebben we eerst een foton door het verlies gestuurd - dit foton bevat geen bruikbare informatie, dus het was geen groot probleem om het te verliezen.

"We zouden dan de effecten van verlies kunnen corrigeren via een apparaat genaamd ruisloze lineaire versterker, ontwikkeld aan Griffith en de Universiteit van Queensland.

"Het kan de verloren kwantumtoestand herstellen, maar het kan niet altijd slagen; soms mislukt het.

"Maar zodra het herstel is gelukt, gebruiken we een ander puur kwantumprotocol - kwantumtoestandteleportatie genaamd - om de informatie die we wilden verzenden naar de nu gecorrigeerde draaggolf te teleporteren, waarbij al het verlies op het kanaal wordt vermeden."

Quantumtechnologieën beloven revolutionaire veranderingen in onze op informatie gebaseerde samenleving, een kwantumcommunicatie ontwikkelt methoden zoals degene die in dit onderzoek is aangetoond om gegevens op een extreem veilige en veilige manier te verzenden, zodat het onmogelijk is om toegang te krijgen voor een derde partij.

"Kwantumcodering op korte afstand wordt al commercieel gebruikt, maar als we een wereldwijd kwantumnetwerk willen implementeren, wordt fotonverlies in het geding omdat het onvermijdelijk is", zei Dr. Slussarenko.

"Ons werk implementeert een zogenaamd kwantumrelais, een belangrijk ingrediënt van dit langeafstandscommunicatienetwerk.

"De niet-klonen-stelling verbiedt het maken van kopieën van onbekende kwantumgegevens, dus als een foton dat informatie bevat verloren gaat, is de informatie die het droeg voor altijd verdwenen.

"Een werkend kwantumcommunicatiekanaal over lange afstand heeft een mechanisme nodig om dit informatieverlies te verminderen, en dat is precies wat we in ons experiment hebben gedaan."

Dr. Slussarenko zei dat de volgende stap in deze studie zou zijn om de fouten te verminderen tot een niveau waarop het team kwantumcryptografie op lange afstand zou kunnen implementeren en de methode zou kunnen testen met behulp van echte optische infrastructuur, zoals die wordt gebruikt voor op glasvezel gebaseerd internet. .

Het onderzoek, "Quantum channel correction overtreft directe transmissie", is gepubliceerd in Nature Communications . + Verder verkennen

Quantum 'spookachtige actie op afstand' wordt praktisch