Buổi bình minh của mạng lượng tử thể rắn: Các nhà nghiên cứu đã chứng minh sự giao thoa lượng tử có khả năng hiển thị cao giữa hai chấm lượng tử bán dẫn độc lập — Một bước quan trọng hướng tới mạng lượng tử có thể mở rộng

Trang Chủ > Ấn Bản > Bình minh của mạng lượng tử trạng thái rắn: Các nhà nghiên cứu đã chứng minh sự giao thoa lượng tử có khả năng hiển thị cao giữa hai chấm lượng tử bán dẫn độc lập — một bước quan trọng đối với mạng lượng tử có thể mở rộng

Cấu hình thí nghiệm về giao thoa lượng tử giữa hai nguồn đơn photon QĐ trạng thái rắn độc lập cách nhau 302 km sợi quang. DM: gương lưỡng sắc, LP: đường truyền dài, BP: thông dải, BS: bộ tách chùm tia, SNSPD: máy dò đơn photon dây nano siêu dẫn, HWP: tấm nửa sóng, QWP: tấm một phần tư sóng, PBS: bộ tách chùm tia phân cực. TÍN DỤNG
Bạn và cộng sự, doi 10.1117/1.AP.4.6.066003

Tóm tắt:
Giải Nobel Vật lý năm nay tôn vinh mối quan tâm cơ bản của hiện tượng rối lượng tử, đồng thời hình dung ra những ứng dụng tiềm năng trong “cuộc cách mạng lượng tử thứ hai” — một thời đại mới khi chúng ta có thể điều khiển sự kỳ lạ của cơ học lượng tử, bao gồm sự chồng chập và vướng víu lượng tử. Mạng lượng tử quy mô lớn và đầy đủ chức năng là chén thánh của khoa học thông tin lượng tử. Nó sẽ mở ra một biên giới mới của vật lý, với những khả năng mới cho tính toán lượng tử, truyền thông và đo lường.

Bình minh của mạng lượng tử trạng thái rắn: Các nhà nghiên cứu đã chứng minh sự giao thoa lượng tử có khả năng hiển thị cao giữa hai chấm lượng tử bán dẫn độc lập — một bước quan trọng đối với mạng lượng tử có thể mở rộng

Bellingham, WA | Đăng ngày 6 tháng 2023 năm XNUMX

Một trong những thách thức quan trọng nhất là mở rộng khoảng cách truyền thông lượng tử đến một quy mô hữu ích thực tế. Không giống như các tín hiệu cổ điển có thể được khuếch đại không gây tiếng ồn, các trạng thái lượng tử ở trạng thái chồng chất không thể được khuếch đại bởi vì chúng không thể được nhân bản hoàn hảo. Do đó, một mạng lượng tử hiệu suất cao không chỉ yêu cầu các kênh lượng tử có tổn thất cực thấp và bộ nhớ lượng tử mà còn cả các nguồn ánh sáng lượng tử hiệu suất cao. Đã có những tiến bộ thú vị gần đây trong truyền thông lượng tử dựa trên vệ tinh và các bộ lặp lượng tử, nhưng việc thiếu các nguồn photon đơn lẻ phù hợp đã cản trở những tiến bộ tiếp theo.

Yêu cầu của nguồn đơn photon cho các ứng dụng mạng lượng tử là gì? Đầu tiên, nó sẽ phát ra một (chỉ một) photon tại một thời điểm. Thứ hai, để đạt được độ sáng, các nguồn đơn photon phải có hiệu suất hệ thống cao và tốc độ lặp lại cao. Thứ ba, đối với các ứng dụng như trong dịch chuyển tức thời lượng tử đòi hỏi phải can thiệp vào các photon độc lập, các photon đơn lẻ sẽ không thể phân biệt được. Các yêu cầu bổ sung bao gồm một nền tảng có thể mở rộng, băng thông có thể điều chỉnh và băng thông hẹp (thuận lợi cho việc đồng bộ hóa theo thời gian) và khả năng kết nối với các qubit vật chất.

Một nguồn đầy hứa hẹn là các chấm lượng tử (QĐ), các hạt bán dẫn có kích thước chỉ vài nanomet. Tuy nhiên, trong hai thập kỷ qua, khả năng hiển thị giao thoa lượng tử giữa các QDs độc lập hiếm khi vượt quá giới hạn cổ điển là 50% và khoảng cách bị giới hạn trong khoảng vài mét hoặc km.

Như đã báo cáo trong Advanced Photonics, một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đã đạt được giao thoa lượng tử có khả năng hiển thị cao giữa hai QĐ độc lập được liên kết với sợi quang ~300 km. Họ báo cáo các nguồn đơn photon hiệu quả và không thể phân biệt được với chuyển đổi tần số đơn photon có thể điều chỉnh được, độ ồn cực thấp và truyền dẫn sợi quang dài có độ phân tán thấp. Các photon đơn lẻ được tạo ra từ các QD đơn lẻ được điều khiển cộng hưởng được kết hợp một cách xác định với các hốc vi mô. Chuyển đổi tần số lượng tử được sử dụng để loại bỏ tính không đồng nhất của QD và chuyển bước sóng phát xạ sang băng tần viễn thông. Khả năng hiển thị nhiễu quan sát được lên tới 93%. Theo tác giả cấp cao Chao-Yang Lu, giáo sư tại Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc (USTC), “Những cải tiến khả thi có thể kéo dài thêm khoảng cách đến ~600 km.”

Lu nhận xét: “Công trình của chúng tôi đã nhảy vọt từ các thí nghiệm lượng tử dựa trên QD trước đó ở quy mô từ ~1 km đến 300 km, lớn hơn hai bậc độ lớn và do đó mở ra một triển vọng thú vị về mạng lượng tử trạng thái rắn.” Với bước nhảy được báo cáo này, bình minh của các mạng lượng tử trạng thái rắn có thể sớm bắt đầu bùng nổ.

####

Để biết thêm thông tin, xin vui lòng bấm vào tại đây

Liên hệ:
Daneet Steffens
SPIE – Hiệp hội Quang học và Quang tử Quốc tế
Văn phòng: 360-685-5478

Nếu bạn có một bình luận, xin vui lòng Liên hệ chúng tôi.

Các tổ chức phát hành tin tức, không phải 7th Wave, Inc. hay Nanotech Now, chỉ chịu trách nhiệm về tính chính xác của nội dung.

Bookmark: