Kvantinternetn flyttar närmare när forskare teleporterar ljusbaserad information

21 juli 2025 funktion

av Ingrid Fadelli, Phys.org

bidragande skribent

redigerad av Gaby Clark, granskad av Andrew Zinin

vetenskaplig redaktör

ledande redaktör

Den här artikeln har granskats enligt Science X:s redaktionella process och riktlinjer. Redaktörerna har framhävt följande egenskaper samtidigt som de säkerställt innehållets trovärdighet:

faktagranskad

peer-reviewed publicering

pålitlig källa

korrekturläst

Quantum teleportation är en fascinerande process som innebär att överföra ett partikels kvanttillstånd till en annan avlägsen plats, utan att flytta eller upptäcka partikeln själv. Denna process kan vara central för förverkligandet av en så kallad "kvantinternet", en version av internet som möjliggör säker och omedelbar överföring av kvantinformation mellan enheter inom samma nätverk.

Quantum teleportation är långt ifrån en ny idé, eftersom den tidigare har förverkligats experimentellt flera gånger. Trots detta använder de flesta tidigare demonstrationer frekvensomvandling istället för att naturligt fungera i telekomfrekvensbandet.

Forskare vid Nanjing University demonstrerade nyligen teleportation av en telekomvåglängds fotonisk kvantbit (dvs. en kvantbit kodad i ljus vid samma våglängder som stödjer nuvarande kommunikation) till ett telekom kvantminne. Deras artikel, publicerad i Physical Review Letters, kan öppna nya möjligheter för förverkligandet av skalbara kvantnätverk och potentiellt ett kvantinternet.

”Quantum teleportation är alltid ett fascinerande protokoll inom kvantkommunikation för dess förmåga att överföra kvanttillstånd utan att någonsin avslöja det,” berättade Xiao-Song Ma, huvudförfattare till artikeln, för Phys.org. "För att utöka avståndet för statens överföring ytterligare är inkorporeringen av kvantminne i ett kvantteleportationssystem av kritisk betydelse."

Huvudmålet med den senaste studien av Ma och hans kollegor var att framgångsrikt integrera ett telekom-ledat kvantminne i ett kvantteleportationssystem, vilket skulle möjliggöra lagring av överförd kvantinformation. Detta minnes huvudsakliga roll skulle vara att sprida och lagra kvantbitar över ett kvantnätverk (dvs. kvantentanglementdistribution).

Kvantnätverk förlitar sig på kvantrepeaterare, enheter som kan bryta avstånden över vilka information överförs till kortare och mer hanterbara segment, kända som elementära länkar. När placerade vid slutet av dessa avsnitt kan kvantminnen lagra kvantinformation under den tid som krävs för att kvantentanglementet ska upprättas över hela nätverkssegment, vilket i sin tur kan möjliggöra överföringen över längre avstånd.

"Vi använde fem system för att slutföra experimentet," förklarade Ma. "Dessa inkluderar förberedelse av inmatat tillstånd; en EPR-källa för att generera entangledfotonpar från en integrerad fotonisk chip, en Bell-statemätning och ett kvantminne baserat på erbiumjonsensemble. Vi använde också en frekvensfördelnings- och finjusteringsmodul baserad på en F-P-cavity och PDH-teknik."

Denna senaste forskning av Ma och hans kollegor visar att kvantinformation kan överföras över ett nätverk med hjälp av enheter och optiska våglängder som är kompatibla med de som för närvarande används inom kommunikation. Lagets demonstration av kvantteleportation kan informera framsteg inom kvantnätverk och potentiellt bidra till det framtida förverkligandet av en pålitlig kvantinternet.

"Vår studie demonstrerade för första gången kvantteleportation från telekomfoton till ett fasta kvantminne baserat på erbiumjoner," tillade Ma. "Hela vårt system använder komponenter som är kompatibla med befintliga fibernätverk. Denna telekom-kompatibla plattform för att generera, lagra och bearbeta kvanttillstånd av ljus etablerar en mycket lovande strategi för storskaliga kvantnätverk."

I framtida studier planerar forskarna att fokusera på att förbättra prestandan hos det erbiumjonbaserade fasta kvantminnet som används i deras experiment. Mer specifikt vill de förlänga lagringstiderna och förbättra effektiviteten med vilken det lagrar kvantinformation.

Skriven för dig av vår författare Ingrid Fadelli, redigerad av Gaby Clark och faktagranskad och granskad av Andrew Zinin - denna artikel är resultatet av omsorgsfullt mänskligt arbete. Vi förlitar oss på läsare som dig för att hålla oberoende vetenskapsjournalistik levande. Om denna rapportering är viktig för dig, överväg då en donation (speciellt månadsvis). Du kommer att få ett reklamfritt konto som tack.

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

Tidskriftsinformation: Physical Review Letters