Ερευνητές με επικεφαλής τον Xi-Yu Luo από το University of Science and Technology of China κατάφεραν να διατηρήσουν κβαντική διεμπλοκή μεταξύ δύο κβαντικών μνημών που απέχουν 420 χιλιόμετρα μέσω οπτικής ίνας. Η επίδοση ξεπερνά κατά περισσότερο από τέσσερις φορές το προηγούμενο αντίστοιχο ρεκόρ.
Το πρόβλημα της απώλειας φωτονίων
Οι οπτικές ίνες απορροφούν ένα μικρό μέρος των φωτονίων σε κάθε χιλιόμετρο. Επειδή η απώλεια συσσωρεύεται εκθετικά, η πιθανότητα ενός φωτονίου να διανύσει πολύ μεγάλες αποστάσεις μειώνεται δραματικά.
Μέχρι σήμερα, διεμπλεγμένα φωτόνια είχαν μεταφέρει κβαντική πληροφορία σε απόσταση έως 404 χιλιομέτρων. Η αποθήκευση και διατήρηση της διεμπλοκής σε ακόμη μεγαλύτερες αποστάσεις παρέμενε ιδιαίτερα δύσκολη.
Κβαντικές μνήμες αντί για απευθείας μετάδοση
Η ομάδα χρησιμοποίησε το σχήμα Duan-Lukin-Cirac-Zoller. Στα δύο άκρα της σύνδεσης υπάρχουν νέφη ατόμων που ψύχονται σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες.
Κάθε νέφος μπορεί να εκπέμψει ένα φωτόνιο που μεταφέρει πληροφορίες για την κβαντική του κατάσταση. Ένα φωτόνιο ταξιδεύει προς το κέντρο της σύνδεσης, όπου συγκρίνεται με το αντίστοιχο από την άλλη πλευρά.
Μια επιτυχημένη σύγκριση επιβεβαιώνει ότι τα δύο νέφη ατόμων έχουν γίνει κβαντικά διεμπλεγμένα, χωρίς να χρειάζεται να έρθουν ποτέ σε άμεση επαφή.
Ένα βήμα προς το κβαντικό διαδίκτυο
Οι ερευνητές μετέτρεψαν τα φωτόνια σε μήκη κύματος που χρησιμοποιούνται στις τηλεπικοινωνίες, ώστε να περιορίσουν τις απώλειες μέσα στην οπτική ίνα. Παράλληλα, ανέπτυξαν σύστημα σταθεροποίησης που αντισταθμίζει μικροσκοπικές δονήσεις και μεταβολές θερμοκρασίας.
Πέρα από τα 320 χιλιόμετρα, η μέθοδος ξεπέρασε το καλύτερο θεωρητικό όριο για απευθείας μετάδοση διεμπλοκής μέσω οπτικής ίνας χωρίς κβαντική μνήμη.
Το πείραμα αποτελεί σημαντικό βήμα προς δίκτυα που θα μπορούν να συνδέουν κβαντικούς υπολογιστές σε μεγάλες αποστάσεις και, μελλοντικά, να συμβάλουν στη δημιουργία ενός κβαντικού διαδικτύου.
