Internet kwantowy zbliża się, gdy badacze teleportują informacje oparte na świetle

21 lipca 2025 r cecha

autorstwa Ingrid Fadelli, Phys.org

współpracujący autor

redakcja przez Gaby Clark, zrecenzowane przez Andrew Zinin

redaktor naukowy

główny redaktor

Ten artykuł został zrecenzowany zgodnie z procesem redakcyjnym i politykami Science X. Redaktorzy podkreślili następujące elementy, zapewniając wiarygodność treści:

zweryfikowane faktycznie

publikacja z recenzją naukową

zaufane źródło

skorygowane

Teleportacja kwantowa jest fascynującym procesem polegającym na przenoszeniu kwantowego stanu cząstki do innej odległej lokalizacji, bez poruszania lub wykrywania samej cząstki. Ten proces może być kluczowy dla realizacji tzw. "kwantowego internetu", czyli wersji internetu umożliwiającej bezpieczną i natychmiastową transmisję informacji kwantowej między urządzeniami w tej samej sieci.

Teleportacja kwantowa to nie jest nowy pomysł, ponieważ był on eksperymentalnie zrealizowany kilka razy w przeszłości. Niemniej jednak większość wcześniejszych demonstracji wykorzystywała konwersję częstotliwości, a nie natywne działanie w paśmie telekomunikacyjnym.

Naukowcy z Uniwersytetu w Nankinie niedawno zaprezentowali teleportację fotonicznego qubitu o długości fali telekomunikacyjnej (tj. bitu kwantowego zakodowanego w świetle o tych samych długościach fali obsługujących obecne komunikacje) do pamięci kwantowej telekomunikacyjnej. Ich praca, opublikowana w "Physical Review Letters", mogłaby otworzyć nowe możliwości dla realizacji skalowalnych sieci kwantowych i potencjalnego kwantowego internetu.

"Teleportacja kwantowa zawsze jest fascynującym protokołem w komunikacji kwantowej ze względu na zdolność do przesyłania stanów kwantowych bez ich ujawniania," powiedział Phys.org Xiao-Song Ma, główny autor artykułu. "Aby rozszerzyć odległość transmisji stanu, wprowadzenie pamięci kwantowej do systemu teleportacji kwantowej ma kluczowe znaczenie."

Głównym celem niedawnych badań prowadzonych przez Ma i jego kolegów było skuteczne zintegrowanie telekomunikacyjnej stałej pamięci kwantowej w system teleportacji kwantowej, co umożliwiłoby przechowywanie przesyłanych informacji kwantowych. Główną rolą tej pamięci byłoby rozprzestrzenianie i przechowywanie splątanych cząstek na całej sieci kwantowej (tj. dystrybucja splątania).

Sieci kwantowe opierają się na powtarzaczach kwantowych, urządzeniach zdolnych do podziału odległości, na których przesyłane są informacje, na krótsze i bardziej zarządzalne sekcje, znane jako ogniwa elementarne. Umieszczone na końcu tych sekcji pamięci kwantowe mogą przechowywać informacje kwantowe przez czas potrzebny do ustanowienia splątania wzdłuż całych segmentów sieci, co z kolei może umożliwić ich transmisję na dłuższe odległości.

"Zastosowaliśmy pięć systemów do wykonania eksperymentu," wyjaśnił Ma. "Obejmują one przygotowanie stanu wejściowego; źródło EPR do generowania splątanych par fotonów z zintegrowanego układu fotoniki, pomiar stanu Bella i pamięć kwantową opartą na zespołach jonów erbu. Wykorzystaliśmy również moduł dystrybucji częstotliwości i precyzyjnego dopasowywania oparty na kawernie F-P i technice PDH."

Niedawne prace Ma i jego kolegów pokazują, że informacje kwantowe mogą być przesyłane przez sieć za pomocą urządzeń i długości fal optycznych kompatybilnych z tymi obecnie stosowanymi w komunikacji. Przedstawienie teleportacji kwantowej przez zespół może przyczynić się do rozwoju sieci kwantowych, potencjalnie przyczyniając się do przyszłego zrealizowania niezawodnego kwantowego internetu.

"Nasze badania wykazały teleportację kwantową od fotonów telekomunikacyjnych do stałej pamięci kwantowej opartej na jonach erbu po raz pierwszy," dodał Ma. "Nasz cały system wykorzystuje komponenty kompatybilne z istniejącymi sieciami światłowodowymi. Ta platforma kompatybilna z telekomunikacją do generowania, przechowywania i przetwarzania stanów kwantowego światła ustanawia bardzo obiecujące podejście do wielkoskalowych sieci kwantowych."

W ramach ich kolejnych badań, badacze planują skoncentrować się na poprawie wydajności stałej pamięci kwantowej opartej na jonach erbu, wykorzystanej w swoich eksperymentach. Konkretnie chcieliby wydłużyć czasy przechowywania i poprawić wydajność w przechowywaniu informacji kwantowej.

Napisane dla Ciebie przez naszą autorkę Ingrid Fadelli, przygotowane przez Gabriele Clark, zweryfikowane i zrecenzowane przez Andrew Zinin—ten artykuł jest wynikiem starannej pracy ludzkiej. Polegamy na czytelnikach takich jak Ty, aby zachować niezależne dziennikarstwo naukowe przy życiu. Jeśli ta relacja ma dla Ciebie znaczenie, rozważ przekazanie darowizny (szczególnie miesięcznej). Otrzymasz konto bez reklam jako podziękowanie.

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

Informacje o czasopiśmie: Physical Review Letters

© 2025 Science X Network