Current track

Title

Artist


Experiment record, doi atomi ”comunică” la 33 de kilometri distanță

#Postat de on iulie 20, 2022

Este o piatră de hotar și un pas semnificativ către internetul cuantic faptul că cercetătorii de la LMU și Universitatea Saarland au reușit să încurce două amintiri cuantice printr-o legătură de fibră optică de 33 de kilometri, o rețea în care transferul de date este 100% protejat de hacking? Acest lucru va deveni în cele din urmă o realitate datorită fenomenelor mecanice cuantice cunoscute sub denumirea de încurcătură, dacă oamenii de știință își iau drumul. Dacă măsurați starea uneia dintre particulele încurcate, știți instantaneu starea celeilalte particule. Indiferent cât de departe sunt particulele încurcate una de cealaltă, nimic nu se schimbă. Aceasta este cea mai bună situație pentru livrarea în siguranță a informațiilor pe distanțe lungi, prevenind în același timp interceptarea. Profesorii Harald Weinfurter de la LMU și Christoph Becher de la Universitatea Saarland conduc o echipă de oameni de știință care a conectat cu succes două memorii cuantice atomice printr-o conexiune de fibră optică de 33 de kilometri. Aceasta este cea mai îndepărtată distanță pe care s-a realizat până în prezent încurcarea pe o fibră de telecomunicații. Fotonii celor două amintiri cuantice acționează ca un mediu pentru încrucișarea mecanică cuantică.

Decizia cercetătorilor de a schimba lungimea de undă a particulelor de lumină pe care le emiteau cu una adecvată pentru telecomunicațiile tradiționale a fost o mișcare cheie. Prin această metodă, explică Weinfurter, „am reușit să reducem drastic pierderea de fotoni și să stabilim amintiri cuantice încurcate chiar și pe distanțe mari ale cablului de fibră optică”. În general, rețelele cuantice sunt formate din noduri care sunt formate din memorii cuantice discrete, cum ar fi atomi, ioni sau defecte în rețelele cristaline. Aceste noduri au capacitatea de a dobândi, reține și trimite stări cuantice. Particulele de lumină transferate prin aer sau într-o manieră țintită printr-o legătură de fibră optică pot media comunicarea între noduri. Cercetătorii își desfășoară experimentul în două laboratoare din campusul LMU folosind un sistem format din doi atomi de rubidiu care au fost prinși optic. Un cablu de fibră optică de 700 de metri care conectează cele două locații trece sub Piața Geschwister Scholl, în fața clădirii principale a universității. Conexiunile de până la 33 de kilometri în lungime pot fi realizate prin adăugarea de noi fibre la bobine. Atomii sunt excitați de un impuls laser, iar când revin la starea lor fundamentală pe cont propriu, fiecare emite un foton. Spinul atomului este încurcat cu polarizarea fotonului său eliberat ca urmare a conservării momentului unghiular. Cei doi atomi pot fi apoi cuplati mecanic cuantic folosind aceste particule de lumină. Pentru a face acest lucru, cercetătorii le-au transmis printr-un cablu de fibră optică la o stație de recepție, unde o măsurare combinată a fotonilor dezvăluie o încurcătură a memoriei cuantice. Cu toate acestea, majoritatea memoriei cuantice produce lumină cu lungimi de undă vizibile sau în infraroșu apropiat.

Sursa foto: thesciencemag.com

Potrivit lui Christoph Becher, „În fibra optică, acești fotoni parcurg doar câțiva kilometri înainte de a se pierde”. Din această cauză, fizicianul din Saarbrücken și grupul său au reglat lungimea de undă a fotonilor pentru a călători prin cablu. Ei au extins lungimea de undă inițială de la 780 de nanometri la 1.517 de nanometri folosind două convertoare cuantice de frecvență. Potrivit lui Becher, „aceasta este destul de aproape de așa-numita lungime de undă de telecomunicații de aproximativ 1.550 de nanometri”. Gama de frecvență în care există cele mai puține pierderi în transmisia luminii prin fibră optică este cunoscută sub numele de bandă de telecomunicații. Conversia a fost finalizată de echipa lui Becher cu o eficiență excepțională de 57%. În plus, ei au reușit să mențină nivelul ridicat de calitate a informațiilor al fotonilor, care este necesar pentru cuplarea cuantică. Potrivit lui Tim van Leent, autorul principal al lucrării, „importanța muncii noastre este că încurcăm cu adevărat două particule staționare – adică atomi care servesc drept memorie cuantică”. Deși mult mai dificil decât încurcarea fotonilor, aceasta oferă o gamă largă de noi posibilități de aplicare. Cercetătorii cred că metoda pe care au creat-o ar putea fi utilizată pentru a construi rețele cuantice expansive și pentru a pune în practică protocoale de comunicare cuantică sigure. Potrivit lui Harald Weinfurter, „experimentul reprezintă un pas crucial către internetul cuantic bazat pe infrastructura actuală de fibră optică”.

Sursa: thesciencemag.com


Reader's opinions

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *