Истражувачите покажаа квантна интерференција со висока видливост помеѓу две независни полупроводнички квантни точки - важен чекор кон скалабилни квантни мрежи.
Минатогодишната Нобелова награда за физика го прослави фундаменталниот интерес на квантното заплеткување, а исто така ги предвиде потенцијалните примени во „втората квантна револуција“ - ново доба кога можеме да манипулираме со чудноста на квантната механика, вклучително и квантната суперпозиција и заплеткувањето. Голема и целосно функционална квантна мрежа е светиот грал на квантните информатички науки. Ќе отвори нова граница на физиката, со нови можности за квантно пресметување, комуникација и метрологија.
Еден од најзначајните предизвици е да се прошири растојанието на квантната комуникација до практично корисна скала. За разлика од класичните сигнали кои можат бесшумно да се засилуваат, квантните состојби во суперпозиција не можат да се засилат бидејќи не можат совршено да се клонираат. Затоа, квантната мрежа со високи перформанси бара не само квантни канали и квантна меморија со ултра ниски загуби, туку и извори на квантна светлина со високи перформанси. Имаше возбудлив неодамнешен напредок во квантните комуникации базирани на сателити и квантните повторувачи, но недостатокот на соодветни извори со еден фотон го попречи понатамошниот напредок.
Што се бара од извор со еден фотон за квантни мрежни апликации? Прво, треба да емитира еден (само еден) фотон во исто време. Второ, за да се постигне осветленост, изворите со еден фотон треба да имаат висока ефикасност на системот и висока стапка на повторување. Трето, за апликации како во квантната телепортација кои бараат мешање со независни фотони, единечните фотони треба да не се разликуваат. Дополнителните барања вклучуваат скалабилна платформа, приспособлива и теснопојасна ширина на линијата (поволна за временска синхронизација) и меѓусебно поврзување со кубити на материјата.
Ветувачки извор се квантните точки (QDs), полупроводнички честички од само неколку нанометри. Меѓутоа, во изминатите две децении, видливоста на квантната интерференција помеѓу независните QDs ретко ја надминува класичната граница од 50%, а растојанијата беа ограничени на околу неколку метри или километри.
Како што е објавено во Напредна фотоника, меѓународен тим на истражувачи постигна квантна интерференција со висока видливост помеѓу два независни QD поврзани со оптички влакна од ~ 300 km. Тие известуваат за ефикасни и неразлични извори со еден фотон со ултра ниска бучава, приспособлива конверзија на фреквенција од еден фотон и пренос на долги влакна со ниска дисперзија. Единечните фотони се генерираат од резонантно управувани единечни QD-и детерминистички споени со микрошуплини. Конверзијата на квантната фреквенција се користи за да се елиминира нехомогеноста на QD и да се префрли брановата должина на емисијата во телекомуникацискиот опсег. Набљудуваната видливост на пречки е до 93%. Според високиот автор Чао-Јанг Лу, професор на Универзитетот за наука и технологија на Кина (USTC), „остварливите подобрувања можат дополнително да го продолжат растојанието до ~ 600 km“.
Лу забележува: „Нашата работа скокна од претходните квантни експерименти базирани на QD на скала од ~ 1 km до 300 km, два реда по големина поголема, и на тој начин отвора возбудлива перспектива за квантни мрежи во цврста состојба“. Со овој пријавен скок, зората на квантните мрежи во цврста состојба наскоро може да почне да се пробива кон ден.
Референца: „Квантна интерференција со независни извори од еден фотон над 300 км влакно“ од Ксијанг Ти, Мингјанг Женг, Си Чен, Рун-Зе Лиу, Џиан Чин, Мо-Чи Ксу, Женг-Суан Ге, Тунг-Хсун Чунг, Ју -Кун Киао, Јанг-Фан Џијанг, Хан-Сен Жонг, Минг-Чен Чен, Хуи Ванг, Ју-Минг Хе, Ксиу-Пинг Ксие, Хао Ли, Ли-Ксинг Ју III, Кристијан Шнајдер, Хуан Јин, Тенг-Јун Чен, Мохамед Бењуцеф, Јонг-Хенг Хуо, Свен Хофлинг, Кианг Џанг, Чао-Јанг Лу и Џијан-Веи Пан, 27 декември 2022 година, Напредна фотоника.
DOI: 10.1117/1.AP.4.6.066003
