|
Квантовая телепортация в мегаполисах
|
|
|
|
Квантовая телепортация позволяет передавать квантовую информацию в удаленное место с помощью квантовой запутанности и классической связи. Это было достигнуто с различной скоростью независимых фотонов квантового света, от настольных экспериментов до реальных демонстраций. Используя низкоорбитальный спутник Micius, исследователи достигли квантовой телепортации на расстояние более 1200 км. На сегодняшний день не существует системы квантовой телепортации, скорость которой может достигать порядка герц, что препятствует будущим применениям квантового интернета. В статье, опубликованной в журнале Light: Science & Applications, группа ученых под руководством профессора Гуанцана Го и профессора Цян Чжоу из Университета электронных наук и технологий Китая (UESTC) в сотрудничестве с профессором Лисин Ю из Шанхайского института микросистем и информационных технологий Китайской академии наук впервые улучшила скорость телепортации до 7,1 кубит в секунду на основе «столичного квантового интернета № 1 UESTC».
|
|
|
|
Это новый рекорд для системы квантовой телепортации в мегаполисе. «Демонстрация высокоскоростной квантовой телепортации за пределами лаборатории связана с целым рядом проблем. Этот эксперимент показывает, как эти проблемы можно преодолеть, и, следовательно, он устанавливает важную веху на пути к будущему квантового интернета», — сказал профессор Цян Чжоу, который является соответствующим автором этой работы. Основной экспериментальной задачей в реальной системе квантовой телепортации является измерение состояния Белла (BSM). Чтобы обеспечить успешную квантовую телепортацию и повысить эффективность BSM, фотоны Алисы и Боба должны быть неразличимы в местоположении Чарли после передачи на большое расстояние по оптоволокну. Команда разработала полностью работающую систему обратной связи, которая реализовала быструю стабилизацию разницы длины пути и поляризации фотонов.
|
|
|
В то же время команда использовала один кусок волновода из периодически поляризованного ниобата лития с косичками для генерации запутанных пар фотонов. На основе этого для системы телепортации был разработан высококачественный квантово-запутанный источник света с частотой повторения 500 МГц. Такая высокоскоростная квантовая телепортация на основе квантовой оптики требует максимально чувствительных фотонных сенсоров, чтобы собрать как можно больше событий. Группа под руководством профессора Лисин Ю вместе с коллегами из Photon Technology Co., LTD предоставила для эксперимента высокопроизводительные однофотонные детекторы из сверхпроводящих нанопроволок. Преимущество детекторов с превосходной эффективностью и практически отсутствием шума позволило достичь высокоэффективного BSM и анализа квантового состояния.
|
|
|
|
Команда использовала томографию квантового состояния и метод состояния приманки для расчета точности телепортации, которая была намного выше классического предела (66,7%), подтверждая, что теперь достигнута высокоскоростная квантовая телепортация в мегаполисе. Ожидается, что «столичный квантовый интернет № 1 UESTC» в будущем разработает «высокоскоростную, высокоточную, многопользовательскую, междугородную» инфраструктуру квантового интернета, объединив интегрированные источники квантового света, квантовые повторители и узлы квантовой информации. Команда также прогнозирует, что эта инфраструктура будет способствовать дальнейшему практическому применению квантового интернета.
|
|
|
|
Источник
|
