Tehostusta kvantti-internetille

Neljännes vuosisata sitten Innsbruckin yliopiston teoreettiset fyysikot tekivät ensimmäisen ehdotuksen pitkän matkan kvantti-informaation välittämisestä kvanttitoistinten kautta, mikä avaisi oven maailmanlaajuisen kvanttitietoverkon rakentamiselle.

Nyt Innsbruckin tutkijoiden uusi sukupolvi on rakentanut kvanttitoistinsolmun tietoliikenneverkkojen standardille aallonpituudella ja siirtänyt kvantti-informaation kymmenien kilometrien etäisyyksille.

Kvanttiverkot yhdistävät kvanttiprosessorit tai kvanttianturit toisiinsa. Tämä mahdollistaa hakkeroimattoman viestinnän ja tehokkaan hajautetun anturiverkon. Verkkosolmujen välillä kvantti-informaatiota vaihtavat fotonit, jotka kulkevat optisten aaltoputkien läpi. Pitkien etäisyyksien aikana fotonien katoamisen todennäköisyys kuitenkin kasvaa dramaattisesti.

Kvanttitoistimen perustan suunnitelmat sisältävät valo-aine lomittumislähteitä ja muisteja, jotka luovat lomittumisia itsenäisissä verkkolinkeissä yhä pidemmille matkoille.

Ben Lanyonin nyt johtamat kvanttifyysiikot ovat nyt onnistuneet rakentamaan kvanttitoistimen ydinosat - täysin toimivan verkkosolmun, joka on tehty kahdesta yksittäisestä ainejärjestelmästä, mikä mahdollistaa lomittumisen luomisen fotonin kanssa tietoliikenneverkon standarditaajuudella sekä tarvittavat lomittumisen vaihtotoiminnot.

Toistinsolmu rakentuu kahdesta kalsium-ionista, jotka on vangittu optisen resonaattorin ioniloukkuun sekä yksittäisen fotonin muuntamisen tietoliikenteen aallonpituudelle. Sitten tutkijat osoittivat kvantti-informaation siirron 50 kilometriä pitkällä optisella kuidulla, jossa kvanttitoistin sijoitettiin tarkalleen aloitus- ja loppupisteen puoliväliin.

Tutkijoiden mukaan laskelmat ja ajatellut järjestelmän parannukset mahdollistavat toistin-solmuketjujen muodostavan tallennetun lomittumisen yli 800 km:n päähän hertsien taajuudella, mikä mahdollistaa lähiajan polun lomittuneiden antureiden, atomikellojen ja kvanttiprosessorien hajautetuille verkoille.

Mutta kvanttilaskentaa tehdään myös suprajohteisilla kubiteilla, joiden operoinnissa hyödynnetään mikroaaltoja. Mikroaaltojen ja optisten fotonien välillä on yli viiden suuruusluokan kokoinen energiaero.

Institute of Science and Technology Austrian (ISTA) tutkijat ovat puolestaan onnituneesti toteuttaneet sähkö-optisen laitteen, joka mahdollistaa mikroaaltojen ja optisten fotonien välisen kvanttilomittumisen luomisen.

Tämä saavutus ei ainoastaan tasoita tietä suprajohtavien piirien ja televiestinnän aallonpituusvalon väliselle lomittumiselle, vaan sillä on myös laaja-alaisia vaikutuksia hybridien kvanttiverkkoihin modularisoinnin, skaalauksen, tunnistuksen ja eri alustojen todentamisen yhteydessä.

Aiheesta aiemmin:

Tutkijat teleportoivat kvantti-informaatiota kvanttiverkossa