Новое исследование показывает, что соединения квантовых точек расширяются на большие расстояния, предлагая достижения для будущего квантового Интернета

По мере развития квантовых вычислений многие эксперты квантовой индустрии обращают внимание на то, когда квантовый интернет (сеть квантовых компьютеров и квантовых технологий, сообщающихся друг с другом). Предполагается, что квантовый интернет не только отправляет сигналы с более высокой скоростью, но и может отправлять их более безопасно. По данным 2021 г. природа статья: «Квантовый интернет будет передавать квантовую информацию от одного узла к другому на большие расстояния на основе протокола, называемого квантовой телепортацией. телепортация не только полезен для увеличения расстояния квантовой связи, но также необходим для распределенных квантовых вычислений». Трудно предсказать, когда эта инфраструктура следующего поколения начнет действовать (поскольку она, скорее всего, начнется с более коротких расстояний), но исследователи изучают различные устройства и методы, чтобы приблизить эту сеть к реализации. Одна группа исследователей, в частности, изучает полупроводниковые квантовые точки, представляющие собой наноустройства диаметром всего в несколько метров, которые можно использовать для излучения фотонов для обмена информацией. В новой статье, опубликованной в Продвинутая Фотоника, этим исследователям удалось добиться интерференции между двумя квантовыми точками, связанными оптические волокна, предлагая успешную структуру для будущего квантового интернета.

Что такое квантовые точки?

Квантовые точки (КТ) часто называют «искусственные атомы», потому что они ведут себя подобно атомам в гораздо большем масштабе. Они, как правило, сделаны из наноразмерных кристаллов которые могут транспортировать электроны. Полупроводниковые квантовые точки обычно изготавливаются из полупроводниковых кристаллов (таких как кремний) и могут быть частью встроенной платформы. Эти КТ также могут взаимодействовать со спиновыми кубитами, что делает их привлекательным инструментом для разработки квантового интернета.

Когда дело доходит до квантовой связи, исторически квантовые точки имеют ограниченный диапазон расстояний, на которых они могут общаться друг с другом. Это происходит из-за квантовой интерференции, когда «элементарные частицы могут не только находиться более чем в одном месте в любой момент времени (через суперпозицию), но и отдельная частица, такая как фотон (частицы света), может пересекать свою собственную траекторию и мешать направление своего пути», — объяснил в 2011 г. ТехТарджт статья. Из-за этой фотонной интерференции расстояние между точками довольно ограничено, так как в прошлом расстояние между КТ могло составлять всего несколько метров, чтобы соединение работало.

Расширяющаяся система квантовых точек

В новом эксперименте международная группа исследователей рассмотрела возможность увеличения расстояния между квантовыми точками при сохранении интерференции. В качестве Доктор Чао-Янг Лу, профессор физики Университета науки и технологии Китая, пояснил: «Экспериментальная установка представляет собой два независимых искусственных атома (образованных двумя полупроводниковыми квантовыми точками) в качестве двух узлов квантовой сети. Каждый испускает один фотон, который после прохождения через 300 км оптического волокна, затем интерферируют друг с другом на светоделителе. Поскольку два одиночных фотона сделаны действительно идентичными друг другу, интерференция сформировала провал, то есть два фотона выходят с одним и тем же выходом». Благодаря этой установке исследователи смогли показать, что эта помеха, хотя и хрупкая, все еще не повреждена на большом расстоянии. «Наша работа вышла за рамки предыдущих квантовых экспериментов на основе КТ в масштабе от ~ 1 км до 300 км, что на два порядка больше, и это открывает захватывающую перспективу твердотельных квантовых сетей», — добавил д-р Лу.

Создание интернет-сетей на квантовых точках

Из-за этого увеличения расстояния доктор Лу и его команда надеются, что это поможет другим исследователям изучить возможность использования этих квантовых точек для создания будущего квантового интернета. Хотя эти точки кажутся многообещающими для этой будущей сети, они также предлагают множество других преимуществ, в том числе «высокоскоростное распределение квантовых ключей, квантовую телепортацию на большие расстояния, распределение многофотонной запутанности в сетях и квантовые вычисления промежуточного масштаба». природа бумага. Благодаря этому прогрессу полупроводниковые квантовые точки могут стать ключом ко многим различным достижениям в квантовых вычислениях, и со временем мы можем увидеть больше прорывов благодаря этой технологии.

Кенна Хьюз-Кастлберри — штатный писатель Inside Quantum Technology и научный коммуникатор JILA (партнерство между Колорадским университетом в Боулдере и NIST). Ее писательские приемы включают в себя глубокие технологии, метавселенную и квантовые технологии.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• Платоблокчейн. Интеллект метавселенной Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• Источник: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/new-research-shows-quantum-dots-connections-expanding-over-farther-distances-suggesting-advancements-for-the-future-of-the-quantum-internet/