211service.com
Quantum Internet: Første teleportering til en solid-state kvantehukommelse
Kvanteteleportering er evnen til at transmittere fra et sted til et andet uden at rejse gennem rummet derimellem. Materien i sig selv laver ikke denne rejse, kun den information, der beskriver den. Dette overføres til en ny krop, der påtager sig originalens identitet.
Men mens science fiction-fans har fokuseret på involveret krop, er kvantefysikere mere interesserede i informationen. For dem er teleportering den muliggørende teknologi bag en ny generation af informationsbehandlingsteknologier, herunder et kvanteinternet, der gør det muligt at overføre information med perfekt sikkerhed.
En af byggestenene i kvanteinternettet vil være kvante-routere, der kan modtage kvanteinformation fra lokation og dirigere den videre til en anden uden at ødelægge den. Så kapløbet er i gang for at demonstrere denne form for teknologi, som har potentialet til at revolutionere kommunikation.
I dag siger Felix Bussières ved universitetet i Genève i Schweiz og et par venner, at de har taget et vigtigt skridt hen imod dette. Disse fyre har teleporteret kvanteinformation til en krystal dopet med sjældne jordarters ioner - en slags kvantehukommelse. Men afgørende har de gjort det for første gang over den slags almindelige optiske fibre, som telekommunikation, der er i brug over hele verden.
Et af hovedkravene til udbredt teleportation er sammenfiltrede fotoner med en bølgelængde, der er kompatibel med telekommunikationsfiber. Det er ikke så let at producere, da de sammenfiltrede fotoner skal være kompatible med de diskrete energispring i kvantehukommelsen. Denne bølgelængde er typisk langt væk fra lavtabsområdet for standard optisk fiber, siger Bussières og co.
Så tricket disse fyre har perfektioneret er at generere sammenfiltrede par af fotoner med forskellige bølgelængder. Den første har en bølgelængde på 883nm (nær-infrarød), som er kompatibel med en type kvantehukommelse lavet af neodym-doterede yttriumortosilikatkrystaller. Den anden har en bølgelængde på 1338nm (midt infrarød), som let passerer gennem telekommunikations optisk fiber.
Kvantetilstanden, der skal teleporteres, er polariseringen af en 1338nm foton. Så disse fyre sender 883nm-signalet til kvantehukommelsen, hvor det lagres, mens de transmitterer 1338-signalet gennem en 12 km-fiber til et andet apparat, der forbereder en tredje foton (også ved 1338 nm) med polarisationen, der skal teleporteres.
Det er her, teleporteringen finder sted. Når disse to 1338nm-fotoner bringes til at interagere på en bestemt måde, teleporteres polarisationen til kvantehukommelsen i den anden ende af eksperimentet.
Holdets målinger på disse fotoner viser, at polarisationstilstanden faktisk er teleporteret, som kvantemekanikken antyder. (En afgørende del af eksperimentet er en ny generation af enkeltfotondetektorer, der kan spotte telekommunikationsfotoner med meget større effektivitet, end det har været muligt før.)
Så dette demonstrerer for første gang alle de komponenter, der er nødvendige for at udføre teleportering over et standard telekommunikationsnetværk til en solid state kvantehukommelse.
Det er et lille, men vigtigt skridt fremad. Hvis vi nogensinde skal have et kvante-internet, er det denne slags udstyr, der vil vælte væk i hjertet af det.
Ref: arxiv.org/abs/1401.6958 : Kvanteteleportering fra en telekommunikationsbølgelængdefoton til en faststofkvantehukommelse