Судлаачид бие даасан хоёр хагас дамжуулагч квант цэгийн хоорондох өндөр харагдахуйц квант интерференцийг харуулсан нь өргөтгөх боломжтой квант сүлжээ рүү чиглэсэн чухал алхам юм.
Өнгөрсөн жилийн Физикийн Нобелийн шагнал нь квантын орооцолдлын үндсэн сонирхлыг тэмдэглэж, мөн квант механикийн хачирхалтай байдлыг, тэр дундаа квантын суперпозиция, орооцолдол зэргийг удирдах боломжтой шинэ эрин үе болох "квантын хоёр дахь хувьсгал"-ын боломжит хэрэглээг төсөөлсөн. Том хэмжээний, бүрэн ажиллагаатай квант сүлжээ бол квант мэдээллийн шинжлэх ухааны ариун нандин хэсэг юм. Энэ нь квант тооцоолол, харилцаа холбоо, хэмжилзүйн шинэ боломжуудтай физикийн шинэ хил хязгаарыг нээх болно.
Хамгийн чухал сорилтуудын нэг бол квант харилцааны зайг практикт хэрэгтэй хэмжээнд хүргэх явдал юм. Дуу чимээгүй олшрох боломжтой сонгодог дохионоос ялгаатай нь суперпозиция дахь квант төлөвийг төгс хувилах боломжгүй тул өсгөх боломжгүй юм. Тиймээс өндөр хүчин чадалтай квант сүлжээ нь хэт бага алдагдалтай квант сувгууд болон квант санах ойгоос гадна өндөр хүчин чадалтай квант гэрлийн эх үүсвэрүүдийг шаарддаг. Хиймэл дагуул дээр суурилсан квант холбоо болон квант давталтуудад сүүлийн үед сэтгэл хөдөлгөм дэвшил гарч байгаа боловч тохирох нэг фотоны эх үүсвэр дутагдалтай байгаа нь цаашдын дэвшилд саад болж байна.
Квантын сүлжээний хэрэглээнд нэг фотоны эх үүсвэрээс юу шаардлагатай вэ? Нэгдүгээрт, энэ нь нэг удаад нэг (зөвхөн нэг) фотон ялгаруулах ёстой. Хоёрдугаарт, гэрэл гэгээтэй байхын тулд нэг фотоны эх үүсвэрүүд нь системийн өндөр үр ашигтай, давталтын өндөр хурдтай байх ёстой. Гуравдугаарт, бие даасан фотонуудад хөндлөнгөөс оролцохыг шаарддаг квант телепортацийн хэрэглээний хувьд нэг фотоныг ялгах боломжгүй байх ёстой. Нэмэлт шаардлагад өргөтгөх боломжтой платформ, тохируулах боломжтой, нарийн зурвасын шугамын өргөн (түр зуурын синхрончлолд тохиромжтой), материйн кубитуудтай харилцан холболт орно.
Ирээдүйтэй эх сурвалж бол хэдхэн нанометрийн хагас дамжуулагч хэсгүүд болох квант цэгүүд (QDs) юм. Гэсэн хэдий ч сүүлийн хорин жилийн хугацаанд бие даасан QD-ийн хоорондох квант интерференцийн харагдах байдал нь сонгодог хязгаар болох 50% -иас хэтрэх нь ховор бөгөөд зай нь хэдхэн метр эсвэл километрээр хязгаарлагдаж байв.
Энэ тухай мэдээлсэн Нарийвчилсан фотоник, олон улсын судлаачдын баг ~300 км-ийн оптик утастай холбогдсон хоёр бие даасан QD-ийн хооронд өндөр харагдахуйц квант интерференцийг бий болгосон. Тэд хэт бага дуу чимээтэй, тохируулж болох нэг фотоны давтамж хувиргах, бага тархалттай урт шилэн дамжуулалт бүхий үр ашигтай, ялгагдахгүй нэг фотоны эх үүсвэрийг мэдээлдэг. Ганц фотонууд нь резонансаар удирддаг дан QD-аас бичил хөндийтэй тодорхой холболтоор үүсгэгддэг. Квантын давтамжийн хувиргалтыг QD-ийн нэгэн төрлийн бус байдлыг арилгах, ялгаралтын долгионы уртыг харилцаа холбооны зурваст шилжүүлэхэд ашигладаг. Ажиглагдсан хөндлөнгийн харагдах байдал 93% хүртэл байна. Хятадын Шинжлэх Ухаан Технологийн Их Сургуулийн (USTC) профессор, ахлах зохиолч Чао-Ян Лугийн хэлснээр "Боломжийг сайжруулснаар энэ зайг ~600 км хүртэл уртасгах боломжтой."
Лу хэлэхдээ, "Бидний ажил өмнөх ЧД-д суурилсан квантын туршилтаас ~1 км-ээс 300 км хүртэлх зайд, хоёр дахин том хэмжээтэй, улмаар хатуу биетийн квантын сүлжээг бий болгох сэтгэл хөдөлгөм хэтийн төлөвийг нээж байна." Энэхүү мэдээлэгдсэн үсрэлтээр хатуу төлөвт квантын сүлжээний үүр цайж магадгүй.
Лавлагаа: Шиан Ю, Мингян Жэн, Си Чен, Рун-Зэ Лиу, Жиан Цин, Мо-Чи Сю, Жэн-Сюан Гэ, Тунг-Хсун Чун, Юү нарын "300 км-ийн шилэнд бие даасан нэг фотоны эх үүсвэртэй квантын интерференц" -Күн Цяо, Ян-Фан Зян, Хан-Сен Жун, Мин-Чэн Чен, Хуй Ван, Ю-Мин Хэ, Шиу-Пин Си, Хао Ли, Ли-Шин Ю III, Кристиан Шнайдер, Хуан Ин, Тэн-Юн Чен, Мохамед Беньюцеф, Ён-Хен Хуо, Свен Хофлинг, Цян Жан, Чао-Ян Лу, Жиан-Вэй Пан, 27 оны 2022-р сарын XNUMX, Нарийвчилсан фотоник.
DOI: 10.1117/1.AP.4.6.066003
