211service.com
Japansk Telco smadrer Entanglement Distance Record
Entanglement er det mærkelige kvantefænomen, hvor to partikler er så dybt forbundet, at de deler den samme eksistens, selvom de kan være adskilt af enorme afstande. I kvantemekanikkens sprog er begge partikler beskrevet af en enkelt bølgefunktion.
Entanglement muliggør alle slags eksotiske fænomener, som ikke kan forekomme i den almindelige, ikke-kvante verden. Fysikere bruger regelmæssigt sammenfiltring til at teleportere partikler fra en del af universet til en anden uden at rejse gennem det mellemliggende rum. De bruger også sammenfiltring til at sende hemmelige beskeder, der ikke kan knækkes. Og sammenfiltring er en afgørende ingrediens i kvantecomputere og et kvanteinternet.
Faktisk mener mange fysikere, at sammenfiltring er så vigtigt, at det sandsynligvis vil blive en værdifuld ressource, der købes og sælges over fremtidige netværk, som kvanteguld.
Så evnen til at distribuere sammenfiltrede partikler på lange afstande er stadig mere værdifuld. I denne blog har vi fulgt forskellige hold, mens de kørte for at slå forskellige distancerekorder for fænomener, der afhænger af sammenfiltring. Sidste år hævdede et kinesisk hold for eksempel afstandsrekorden for teleportering af fotoner over en afstand på 97 kilometer, kun for at finde et europæisk hold, der slog rekorden blot et par måneder senere.
I dag går et japansk hold endnu længere. Takahiro Inagaki og et par venner fra NTT Basic Research Laboratories i Kanagawa siger, at de har distribueret sammenfiltrede fotoner over en afstand på 300 kilometer. Dette eksperimentelle resultat for sammenfiltringsfordeling over 300 km optisk fiber illustrerer potentialet for fibereksperimenter relateret til langdistance kvantekommunikation, siger de.
Disse fyre skabte sammenfiltrede fotoner ved en standardproces kendt som parametrisk nedkonvertering. Dette konverterer en enkelt højenergifoton til to sammenfiltrede lavenergifotoner ved at passere gennem en krystal af lithiumniobat.
Hver sammenfiltret foton passerer derefter ind i en rulle optisk fiber, der er 150 kilometer lang. Holdet testede derefter de fotonpar, der dukkede op for at kontrollere, at de stadig var viklet ind, hvilket de faktisk var.
Problemet med den slags eksperimenter er, at de fleste fotoner absorberes af den optiske fiber. Og jo længere fotonerne rejser, jo mere sandsynligt er det, at de bliver absorberet. Så kun en lille brøkdel af de originale fotoner dukker op for enden af en 150 kilometer lang fiber.
Desuden er fotondetektorer langt fra perfekte og registrerer ofte fotoner, når ingen er til stede. Denne såkaldte mørketælling introducerer støj, der kan oversvømme de få fotoner, som fysikere er interesserede i.
Inagaki og co har overvundet dette med en ny generation af superledende fotondetektorer, der har et meget lavere mørketal end tidligere muligt.
Det er imponerende, men det nye arbejde har klare begrænsninger. Inagaki og beregne, at i deres nuværende eksperiment ville antallet af fotonpar, der kommer frem, tillade en datahastighed på omkring 1 bit hver 10. million sekunder. Men de siger, at bedre detektorer i den nærmeste fremtid burde forbedre det. Selvom kvantenøglefordeling over 300 km i fiber er svær at opnå med vores nuværende forsøgsopstilling, vil det således være muligt med forbedrede detektorer og en mere stabil forsøgsopsætning til lange måletider, siger de.
Ikke desto mindre viser dette nye værk en betydelig ambition og viser bestemt den værdi, fysikere tillægger at være i stand til at overføre sammenfiltring.
Ref: arxiv.org/abs/1310.5473 : Sammenfiltringsfordeling over 300 km fiber