Kuantum hesaplama, genel olarak benimsenmesine izin verecek teknolojik adımlar atarken, gerçek dünyada kullanılabilmesi için birçok yardımcı araştırma alanının keşfedilmesi gerekiyor. Çin’deki araştırmacılar şimdi iki kuantum hafızayı birbirine karıştırmayı başardı (kuantum durumları hakkında bilgi depolayabilen cihazlar daha sonra almak için) şimdiye kadar kaydedilen en uzun mesafe – 12,5 Km. Bu adım, kuantum internet kavramını meyve vermeye yaklaştırıyor: kuantum bilgisayarlar arasında merkezi olmayan iletişime izin veren bir.
ile çalışmak Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi ve Jinan Kuantum Teknolojisi Enstitüsü (yeni sekmede açılır), araştırmacılar, dolaşmış kuantum anıların, aralarında kentsel bir ortam olsa bile tutarlılığı koruyabildiğini gösterdi. Bunun nedeni, zaten bilinen bir dolaşıklık unsuru olmasıydı – iki kuantum biriminin (kübitler veya kuantum bellekler gibi) ilişkili olduğu ve böylece durumlarının – ve dolayısıyla içeriğin – ayrı ayrı tanımlanamadığı süreç.
Teorik olarak, dolaşıklık mesafeden bağımsız olarak korunabilir. Sorun şu ki, kuantum birimlerinin elektromanyetik veya termal girişim (gürültü olarak da adlandırılır) gibi çevresel bozulmalara karşı duyarlılığı, durumlarını çökertme, tutarlılık ve karışıklık kaybına ve dolayısıyla bilgi kaybına yol açma yan etkisine sahiptir.
Araştırmacılar, 50 km’lik fiber optik kablolama boyunca iki farklı kübiti dolaştırmayı başardıkları önceki 2020 deneylerini geliştirdiler. Bununla birlikte, bu başarıya aynı laboratuvarda ulaşıldı – fiber, kübitin dolaşıklığını bozan çevresel müdahale olmadan mümkün olduğunca ölçeklendi. Ayrıca, kübit ortamının kontrolünü kolaylaştırdı.
İlk çabanın bu evrimi, kuantum iletimi ve kuantum dolaşıklık kararlılığındaki gelişmelerden bahseden iki farklı laboratuvar arasında bir foton aktardı.
“2020’de yayınladık Kağıt Çalışmayı yürüten araştırmacılardan biri olan Xiao-Hui Bao, Phys.org’a verdiği demeçte, 50 km’lik bir fiber bağlantı aracılığıyla iki kuantum hafızanın birbirine karışmasını gösterdiğimiz bir yer. “Bu deneyde, kullandığımız her iki bellek de bir laboratuvarda bulunuyordu ve bu nedenle tamamen bağımsız değillerdi. Araştırmamızdaki bir sonraki adım, iki anıyı aralarına uzun bir mesafe koyarken tamamen bağımsız hale getirmekti.”
Şu anda fizik, kuantum bilgisinin her zaman fiber optik kablo gibi klasik yöntemlerle gönderilmesini talep ediyor. Böylece araştırmacılar iki kuantum topluluğu oluşturdular (her laboratuvarda bir tane). İlk laboratuvarda, daha sonra bir lazerle vurulan ve ona enerji ekleyen (uyarma adı verilen bir süreç) bir kuantum hafızası olan A’yı karıştırdılar.
Kuantum bellek doğal olarak temel durumuna dönerken, bu fazla enerji hemen bir foton olarak yayılır. Ayrıca, bu fotonlar, onları yayan kuantum hafızasına göre doğal olarak dolaşıktır. Araştırmacılar daha sonra bu yayılan fotonu orijinal düğüm olan Düğüm 1’den, onu hedef düğüm olan Düğüm 2’den ayıran 12,5 km boyunca iletmek için bir fiber optik kablo kullandılar.
Düğüm 2’ye ulaşan bu foton, araştırmacıların artık yeni bir kuantum belleği, B’yi dolaştırmak için kuantum durum bilgisini kullanabilecekleri anlamına geliyordu. aralarında 12,5 km mesafe olmasına rağmen iki farklı kuantum hafızasının artık dolaştığı söyleniyor.
Tek bir fotonu 12,5 km’lik fiber optikten aslına uygunlukta herhangi bir kayıp olmadan iletmek hiç de kolay değildir – özellikle yayılan fotonun düşük enerji seviyesi (725 nm’de yakın kızıl ötesi) düşünüldüğünde, bu da onları yüksek enerjiden gelen parazitlere karşı özellikle duyarlı kılar. seviye parçacıklar veya dalgalar. Fotonun düşük enerjisini atlatmak için araştırmacılar “bunun yerine fotonun dalga boyunu 1342 nm’ye kaydırmak için kuantum frekans dönüştürme tekniği, bu da genel iletim verimliliğini önemli ölçüde artırır.”
Araştırma, kuantum bilgisinin bir düğümden diğerine daha verimli ve daha güvenli bir şekilde gönderilebildiği bir kuantum internetin gelişini ilerletiyor. Ayrıca, foton dış parazite karşı çok hassas olduğu için (gürültüyü hatırlıyor musunuz?), içeriğine erişmek için fotonu engellemeye çalışan herhangi biri fotonun çökmesine ve dolayısıyla istenen bilgiyi kaybetmesine neden olacaktır. Yeni bir kuantum güvenli iletişim çağına yol açabilir.
Aynı zamanda, tek bir bina içinde yer almak yerine, artık aynı kuantum bilgisayarının gerekli bilgiyi bir düğümden diğerine gerektiği gibi ileterek dağıtılmış bir tasarımı takip edebilen kuantum bilgisayarların merkezi olmayan çalışmasına doğru kapıyı açacaktır. Kuantum bir geleceğe doğru dikkate değer ve gerekli bir adım.