首次,一个团队在50公里的光纤上发送了一个与物质纠缠在一起的轻粒子。这为量子网络的实际应用铺平了道路,为未来的量子互联网奠定了里程碑。
量子互联网承诺为新型科学技术提供绝对防窃听的通信和强大的分布式传感器网络。但是,由于无法复制量子信息,因此无法通过经典网络发送此信息。量子信息必须通过量子粒子传输,并且为此需要特殊的接口。
因斯布鲁克的实验物理学家本·兰扬(Ben Lanyon)因其研究获得了2015年奥地利START奖,他正在研究未来量子互联网的这些重要方面。
现在,他在因斯布鲁克大学实验物理系和奥地利科学院量子光学与量子信息研究所的团队已经取得了物质与光之间量子纠缠转移的记录。
首次使用光缆覆盖了50公里的距离。Ben Lanyon说:“这比以前可能高出两个数量级,这是开始构建城际量子网络的实际距离。”
Lanyon的团队从被离子阱捕获的钙原子开始了实验。研究人员使用激光束将量子态写在离子上,同时激发它以发射光子,并在其中存储量子信息。结果,原子和轻粒子的量子态发生纠缠。但是挑战在于如何通过光缆传输光子。
Ben Lanyon说:“钙离子发出的光子波长为854纳米,并被光纤迅速吸收。” 因此,他的团队首先将光粒子通过强激光照射的非线性晶体发出。因此,光子波长被转换为长距离旅行的最佳值:当前的电信标准波长为1550纳米。
然后,因斯布鲁克的研究人员将该光子通过一条50公里长的光纤线发送。他们的测量结果表明,即使经过波长转换和漫长的飞行,原子和光粒子仍然纠缠在一起。