Kwantuminternet komt dichterbij naarmate onderzoekers lichtgebaseerde informatie teleporteren

21 juli 2025 kenmerk

door Ingrid Fadelli, Phys.org

bijdragende schrijver

bewerkt door Gaby Clark, beoordeeld door Andrew Zinin

wetenschappelijk redacteur

hoofdredacteur

Dit artikel is beoordeeld volgens het redactionele proces en beleid van Science X. Redacteuren hebben de volgende kenmerken benadrukt terwijl ze de geloofwaardigheid van de inhoud garanderen:

feiten gecontroleerd

peer-reviewed publicatie

betrouwbare bron

gecorrigeerd

Quantum teleportatie is een fascinerend proces dat inhoudt dat de kwantumtoestand van een deeltje wordt overgebracht naar een andere verre locatie, zonder het deeltje zelf te verplaatsen of te detecteren. Dit proces kan centraal staan in de verwezenlijking van een zogenaamd 'quantum internet,' een versie van het internet die de veilige en onmiddellijke overdracht van kwantuminformatie tussen apparaten binnen hetzelfde netwerk mogelijk maakt.

Quantum teleportatie is verre van een recent idee, aangezien het in het verleden al diverse keren experimenteel is gerealiseerd. Desalniettemin maakten de meeste eerdere demonstraties gebruik van frequentieomzetting in plaats van native te opereren in het telecommunicatiegebied.

Onderzoekers aan de Universiteit van Nanjing hebben onlangs de teleportatie gedemonstreerd van een fotonisch qubit op telecommunicatiegolflengte (d.w.z. een kwantumbit gecodeerd in licht op dezelfde golflengten die de huidige communicatie ondersteunen) naar een telecommunicatie kwantumgeheugen. Hun paper, gepubliceerd in Physical Review Letters, kan nieuwe mogelijkheden openen voor de realisatie van schaalbare kwantumnetwerken en dus potentieel een quantum internet.

'Quantumteleportatie is altijd een fascinerend protocol geweest in kwantumcommunicatie vanwege zijn vermogen om kwantumtoestanden over te dragen zonder deze ooit bloot te geven,' vertelde Xiao-Song Ma, senior auteur van het paper, aan Phys.org. 'Om de overdrachtsafstand van de toestand verder uit te breiden, is de incorporatie van kwantumgeheugen in een kwantumteleportatiesysteem van cruciaal belang.'

Het hoofddoel van het recente onderzoek van Ma en zijn collega's was om met succes een telecommunicatie kwantumgeheugen te integreren in een kwantumteleportatiesysteem, wat de opslag van overgedragen kwantuminformatie mogelijk zou maken. De belangrijkste rol van dit geheugen zou zijn om verstrengelde deeltjes over een kwantumnetwerk te verspreiden en op te slaan (d.w.z. verstrengelingsverdeling).

Kwantumnetwerken vertrouwen op kwantumherhalingen, apparaten die de afstanden waarover informatie wordt verzonden opbreken in kortere en beheersbare secties, die bekend staan als elementaire links. Wanneer geplaatst aan het einde van deze secties, zouden kwantumgeheugens kwantuminformatie kunnen opslaan gedurende de tijd die nodig is voor het tot stand brengen van verstrengeling over gehele segmenten van netwerken, wat op zijn beurt de overdracht over langere afstanden mogelijk zou kunnen maken.

'We maakten gebruik van vijf systemen om het experiment uit te voeren,' legde Ma uit. 'Deze omvatten een Voorbereiding van de invoerstaat; een EPR-bron om verstrengelde fotonparen te genereren vanaf een geïntegreerde fotonische chip, een Bell-staatreductie en een kwantumgeheugen gebaseerd op erbiumion ensembles. We maakten ook gebruik van een frequentieverdelings- en fijnafstemmingsmodule gebaseerd op een F-P holte en PDH-techniek.'

Dit recente werk van Ma en zijn collega's toont aan dat kwantuminformatie kan worden overgedragen over een netwerk met behulp van apparaten en optische golflengten die compatibel zijn met die momenteel gebruikt in communicatie. De demonstratie van kwantumteleportatie door het team kan bijdragen aan de vooruitgang van kwantumnetwerken en mogelijk bijdragen aan de toekomstige realisatie van een betrouwbaar quantum internet.

'Ons onderzoek heeft voor het eerst de kwantumteleportatie van telecomfotonen naar een vastestofkwantumgeheugen op basis van erbiumionen gedemonstreerd,' voegde Ma toe. 'Ons volledige systeem gebruikt componenten die perfect compatibel zijn met bestaande vezelnetwerken. Dit telecommunicatiecompatibele platform voor het genereren, opslaan en verwerken van kwantumtoestanden van licht vestigt een zeer veelbelovende aanpak voor grootschalige kwantumnetwerken.'

Als onderdeel van hun volgende onderzoeken zijn de onderzoekers van plan zich te richten op het verbeteren van de prestaties van het op erbiumionen gebaseerde vaste-stof geheugen dat is gebruikt in hun experimenten. Meer specifiek willen ze de opslagtijden ervan verlengen en de efficiëntie waarmee het kwantuminformatie opslaat verbeteren.

Geschreven voor u door onze auteur Ingrid Fadelli, bewerkt door Gaby Clark, en gecontroleerd en beoordeeld door Andrew Zinin—dit artikel is het resultaat van zorgvuldig menselijk werk. We vertrouwen op lezers zoals u om onafhankelijke wetenschapsjournalistiek in leven te houden. Als deze berichtgeving voor u van belang is, overweeg dan een donatie (vooral maandelijks). U krijgt een advertentievrij account als dank.

Meer informatie: Yu-Yang An et al, Quantum Teleportation from Telecom Photons to Erbium-Ion Ensembles, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/3wh8-2gh1.

Tijdschriftinformatie: Physical Review Letters

© 2025 Science X Netwerk