211service.com
Japoński operator telekomunikacyjny bije rekord odległości splątania
Splątanie to dziwne zjawisko kwantowe, w którym dwie cząstki są ze sobą tak głęboko powiązane, że dzielą to samo istnienie, mimo że mogą być oddzielone ogromnymi odległościami. W języku mechaniki kwantowej obie cząstki opisuje jedna funkcja falowa.
Splątanie umożliwia wszelkiego rodzaju egzotyczne zjawiska, które nie mogą wystąpić w zwykłym, niekwantowym świecie. Fizycy regularnie używają splątania do teleportowania cząstek z jednej części wszechświata do drugiej, bez przemieszczania się przez przestrzeń, w której się znajdują. Używają również splątania do wysyłania tajnych wiadomości, których nie można złamać. A splątanie jest kluczowym elementem obliczeń kwantowych i Internetu kwantowego.
Rzeczywiście, wielu fizyków uważa, że splątanie jest tak ważne, że prawdopodobnie stanie się cennym zasobem, który będzie kupowany i sprzedawany w przyszłych sieciach, jak złoto kwantowe.
Tak więc zdolność do rozprowadzania splątanych cząstek na duże odległości jest coraz bardziej cenna. Na tym blogu śledziliśmy różne zespoły, które ścigały się, aby pobić różne rekordy odległości dla zjawisk zależnych od splątania. Na przykład w zeszłym roku chiński zespół ustanowił rekord odległości w teleportacji fotonów na odległość 97 km, ale już kilka miesięcy później europejski zespół pobił rekord.
Dziś japońska drużyna idzie jeszcze dalej. Takahiro Inagaki i kilku kumpli z NTT Basic Research Laboratories w Kanagawa twierdzą, że rozmieścili splątane fotony na dystansie 300 kilometrów. Twierdzą, że ten eksperymentalny wynik dotyczący rozkładu splątania na 300 km światłowodu ilustruje potencjał eksperymentów światłowodowych związanych z komunikacją kwantową na duże odległości.
Ci goście stworzyli splątane fotony w standardowym procesie znanym jako parametryczna konwersja w dół. Przekształca to pojedynczy foton o wysokiej energii w dwa splątane fotony o niskiej energii, przechodząc przez kryształ niobianu litu.
Każdy splątany foton przechodzi następnie w zwój światłowodu o długości 150 kilometrów. Następnie zespół przetestował pary fotonów, które się pojawiły, aby sprawdzić, czy nadal są splątane, co w rzeczywistości było.
Problem z tego rodzaju eksperymentami polega na tym, że większość fotonów jest absorbowana przez światłowód. A im dalej przemieszczają się fotony, tym bardziej prawdopodobne jest, że zostaną pochłonięte. Tak więc tylko niewielka część oryginalnych fotonów pojawia się na końcu 150-kilometrowego włókna.
Co więcej, detektory fotonów są dalekie od doskonałości i często rejestrują fotony, gdy ich nie ma. Ta tak zwana liczba ciemności wprowadza szum, który może zalać kilka interesujących fizyków fotonów.
Inagaki i spółka przezwyciężyli to dzięki nowej generacji nadprzewodzących detektorów fotonów, które mają znacznie niższą liczbę ciemności niż było to możliwe wcześniej.
To imponujące, ale nowa praca ma wyraźne ograniczenia. Inagaki i obliczyli, że w ich obecnym eksperymencie liczba par fotonów, które się pojawią, pozwoliłaby na przepływ danych wynoszący około 1 bit na 10 milionów sekund. Jednak mówią, że lepsze detektory w najbliższej przyszłości powinny to poprawić. Tak więc, chociaż rozkład klucza kwantowego na 300 km we włóknie jest trudny do osiągnięcia za pomocą naszego obecnego układu eksperymentalnego, będzie to możliwe dzięki ulepszonym detektorom i bardziej stabilnemu układowi eksperymentalnemu dla długich czasów pomiaru, mówią.
Niemniej jednak, ta nowa praca wykazuje duże ambicje iz pewnością pokazuje, jak dużą wagę przywiązują fizycy do możliwości przenoszenia splątania.
Nr ref.: arxiv.org/abs/1310.5473 : Dystrybucja splątania Ponad 300 km włókien