Поставлен рекорд в запутывании устройств квантовой памяти |
||
МЕНЮ Главная страница Поиск Регистрация на сайте Помощь проекту Архив новостей ТЕМЫ Новости ИИ Голосовой помощник Разработка ИИГородские сумасшедшие ИИ в медицине ИИ проекты Искусственные нейросети Искусственный интеллект Слежка за людьми Угроза ИИ ИИ теория Внедрение ИИКомпьютерные науки Машинное обуч. (Ошибки) Машинное обучение Машинный перевод Нейронные сети начинающим Психология ИИ Реализация ИИ Реализация нейросетей Создание беспилотных авто Трезво про ИИ Философия ИИ Big data Работа разума и сознаниеМодель мозгаРобототехника, БПЛАТрансгуманизмОбработка текстаТеория эволюцииДополненная реальностьЖелезоКиберугрозыНаучный мирИТ индустрияРазработка ПОТеория информацииМатематикаЦифровая экономика
Генетические алгоритмы Капсульные нейросети Основы нейронных сетей Распознавание лиц Распознавание образов Распознавание речи Творчество ИИ Техническое зрение Чат-боты Авторизация |
2021-08-14 05:24 Запутанные квантовые воспоминания для квантового ретранслятора: шаг ближе к квантовому Интернету Авторы работы работают в своей лаборатории в ICFO. Слева направо: Самуэле Гранди, Дарио Лаго, Елена Раконьяк, Алессандро Сери и Хьюз де Ридматтен. Крупным планом изображение кристалла, легированного редкоземельными элементами, используемого в качестве квантовой памяти. Схематическое изображение экспериментальной установки и расположения лабораторий в здании ICFO Исследование на обложке журнала Nature - Выпуск от 3 июня На пути к созданию будущего квантового Интернета квантовые воспоминания играют ту же роль. Вместе с источниками кубитов они являются строительными блоками этого нового Интернета, действуя как квантовые повторители операций с данными и используя суперпозицию и запутанность в качестве ключевых компонентов системы. Но чтобы управлять такой системой на квантовом уровне, запутанность между квантовыми воспоминаниями должна была создаваться на больших расстояниях и поддерживаться как можно более эффективно. Все вместе в одном В недавно опубликованном исследовании в Nature ученые ICFO Дарио Лаго, Самуэле Гранди, Алессандро Сери и Елена Раконьяк, возглавляемые профессором ICREA в ICFO Хьюгом де Ридматтеном, добились масштабируемой, телекоммуникационной связи между двумя удаленными, многомодовыми и твердотельными квантовыми памятями. Проще говоря, они смогли хранить максимум 25 микросекунд один единственный фотон в двух квантовых запоминающих устройствах, расположенных на расстоянии 10 м друг от друга. Исследователи знали, что фотон находился в одном из двух воспоминаний, но они не знали, в каком из них, что подчеркивало это противоречивое представление о природе, которое позволяет фотону находиться в состоянии квантовой суперпозиции в двух квантовых воспоминаниях одновременно, но, что удивительно, на расстоянии 10 метров друг от друга. Команда также знала, что запутанность была создана при обнаружении фотона на длине волны телекома, и она хранилась в квантовой памяти мультиплексированным способом, “функция, похожая на возможность одновременной отправки нескольких сообщений по классическому каналу”. Эти две ключевые особенности были впервые реализованы вместе и определяют основу для расширения этой схемы на гораздо большие расстояния. Как с энтузиазмом отмечает Дарио Лаго, аспирант ICFO и первый автор исследования, “До сих пор некоторые вехи, достигнутые в этом эксперименте, были достигнуты другими группами, такими как запутывание квантовой памяти или сохранение фотонов в квантовой памяти с очень высокой эффективностью и высокими показателями. Но уникальность этого эксперимента в том, что наши методы достигли очень высоких показателей и могут быть распространены на большие расстояния”. Организация эксперимента Достижение этой вехи потребовало его усилий и времени. В течение нескольких месяцев команда проводила эксперимент, в ходе которого они использовали кристалл, легированный редкоземельными элементами, в качестве квантовой памяти для основы своего теста. Затем они взяли два источника, генерирующих коррелированные пары одиночных фотонов. В каждой паре один фотон, называемый холостым, имеет длину волны 1436 нм (длина волны связи), а другой, называемый сигналом, имеет длину волны 606 нм. Одиночные сигнальные фотоны были отправлены в квантовую память, состоящую из миллионов атомов, случайным образом помещенных внутри кристалла, и сохранены там с помощью протокола, называемого гребенкой атомной частоты. Кроме того, более ленивые фотоны, также называемые сигнальными или посыльными фотонами, были отправлены по оптическому волокну в устройство, называемое светоделителем, где информация об их происхождении и пути была полностью стерта. Самуэле Гранди, постдокторский исследователь и соавтор первого автора исследования, комментирует: “Мы удалили любую функцию, которая указывала бы нам, откуда исходили более ленивые фотоны, пусть это был источник 1 или 2, и мы сделали это, потому что не хотели знать никакой информации о сигнальном фотоне и в какой квантовой памяти он хранился”. Стирая эти особенности, сигнальный фотон мог быть сохранен в любой из квантовых памяти, что означает, что между ними была создана запутанность. Каждый раз, когда ученые видели на мониторе щелчок более ленивого фотона, поступающего на детектор, они могли подтвердить и подтвердить, что на самом деле имело место запутывание. Эта запутанность состояла в том, что сигнальный фотон находился в состоянии суперпозиции между двумя квантовыми памятями, где он хранился в виде возбуждения, разделяемого десятками миллионов атомов в течение 25 микросекунд. Как отмечают Сэм и Дарио, “Любопытная вещь в эксперименте заключается в том, что невозможно узнать, хранился ли фотон в квантовой памяти в лаборатории 1 или в лаборатории 2, которая находилась более чем в 10 метрах. Хотя это было основной особенностью нашего эксперимента, и мы этого отчасти ожидали, результаты в лаборатории все еще были противоречивыми, и еще более странным и умопомрачительным для нас было то, что мы были способны контролировать его!” Важность объявленных фотонов Большинство предыдущих исследований, в которых экспериментировали с запутанностью и квантовыми воспоминаниями, использовали фотоны вестника, чтобы узнать, была ли успешна запутанность между квантовыми воспоминаниями. Предвещающий фотон подобен голубю-посланнику, и по его прибытию ученые могут узнать, что связь между квантовыми воспоминаниями установлена. Когда это происходит, попытки запутывания прекращаются, и запутывание сохраняется в памяти перед анализом. В этом эксперименте ученые использовали предвещающий фотон на частоте связи, подтверждая, что создаваемая запутанность может быть установлена с помощью фотона, совместимого с существующими сетями связи, что является важным достижением, поскольку позволяет создавать запутанность на больших расстояниях и, более того, позволяет легко интегрировать эти квантовые технологии в существующие классические сетевые инфраструктуры. Мультиплексирование является ключевым Мультиплексирование-это возможность системы отправлять несколько сообщений одновременно только по одному каналу передачи. В классических телекоммуникациях это частый инструмент, используемый для передачи данных через Интернет. В квантовых повторителях такая техника несколько сложнее. Со стандартными квантовыми воспоминаниями нужно подождать, пока сообщение, возвещающее о запутывании, вернется в воспоминания, прежде чем можно будет снова попытаться создать запутывание. Но с использованием протокола атомной частотной гребенки, который позволяет использовать этот подход мультиплексирования, исследователи смогли хранить запутанные фотоны в разное время в квантовой памяти, не дожидаясь успешного события, возвещающего о создании следующей запутанной пары. Это условие, называемое “временным мультиплексированием”, является ключевой особенностью, которая представляет собой значительное увеличение времени работы системы, приводящее к увеличению конечной скорости запутывания. Дальнейшие шаги Как проф. ICREA в ICFO Хьюз де Ридматтен с энтузиазмом отмечает: “Эта идея была задумана более 10 лет назад, и я очень рад видеть, что теперь она преуспела в лаборатории. Следующие шаги заключаются в том, чтобы вывести эксперимент за пределы лаборатории, попытаться связать различные узлы вместе и распределить запутанность на гораздо большие расстояния, за пределы того, что мы имеем сейчас. Фактически, мы находимся в процессе создания первой квантовой связи протяженностью 35 км, которая будет проведена между Барселоной и ICFO в Кастельдефельсе”. Очевидно, что будущая квантовая сеть принесет много приложений в ближайшем будущем. Эта достигнутая веха доказывает и подтверждает, что мы находимся на правильном пути к разработке этих прорывных технологий и началу их внедрения в то, что станет новым способом коммуникации-Квантовый Интернет. Источник: www.icfo.eu Комментарии: |
|