211service.com
Quantum Internet: eerste teleportatie naar een solid-state kwantumgeheugen
Kwantumteleportatie is het vermogen om van de ene locatie naar de andere te zenden zonder door de ruimte ertussen te reizen. De materie zelf maakt deze reis niet, alleen de informatie die het beschrijft. Dit wordt doorgegeven aan een nieuwe instantie die de identiteit van het origineel aanneemt.
Maar terwijl sciencefictionfans zich hebben gericht op het betrokken lichaam, zijn kwantumfysici meer geïnteresseerd in de informatie. Voor hen is teleportatie de technologie achter een nieuwe generatie informatieverwerkingstechnologieën, waaronder een kwantuminternet waarmee informatie met perfecte veiligheid kan worden verzonden.
Een van de bouwstenen van het kwantuminternet zijn kwantumrouters die kwantuminformatie van locatie kunnen ontvangen en naar een andere kunnen sturen zonder deze te vernietigen. Dus de race is begonnen om dit soort technologie te demonstreren, die het potentieel heeft om een revolutie teweeg te brengen in de communicatie.
Vandaag zeggen Felix Bussières van de Universiteit van Genève in Zwitserland en een paar vrienden dat ze hierin een belangrijke stap hebben gezet. Deze jongens hebben kwantuminformatie geteleporteerd naar een kristal dat is gedoteerd met zeldzame-aarde-ionen - een soort kwantumgeheugen. Maar cruciaal is dat ze het voor het eerst hebben gedaan via het soort gewone optische vezel dat telecommunicatie gebruikt dat over de hele wereld wordt gebruikt.
Een van de belangrijkste vereisten voor wijdverbreide teleportatie zijn verstrengelde fotonen met een golflengte die compatibel is met telecomvezels. Dat is niet zo eenvoudig te produceren, aangezien de verstrengelde fotonen compatibel moeten zijn met de discrete energiesprongen in het kwantumgeheugen. Deze golflengte is typisch ver verwijderd van het verliesarme gebied van standaard optische vezels, zeggen Bussières en co.
Dus de truc die deze jongens hebben geperfectioneerd, is om verstrengelde fotonenparen met verschillende golflengten te genereren. De eerste heeft een golflengte van 883 nm (nabij-infrarood), wat compatibel is met een soort kwantumgeheugen gemaakt van met neodymium gedoteerde yttriumorthosilicaatkristallen. De tweede heeft een golflengte van 1338 nm (midden-infrarood), die gemakkelijk door optische telecommunicatievezels gaat.
De te teleporteren kwantumtoestand is de polarisatie van een 1338nm foton. Dus deze jongens sturen het 883nm-signaal naar het kwantumgeheugen waar het wordt opgeslagen terwijl het 1338-signaal door een 12 km-vezel wordt verzonden naar een ander apparaat dat een derde foton voorbereidt (ook op 1338 nm) met de polarisatie die moet worden geteleporteerd.
Dit is wanneer de teleportatie plaatsvindt. Wanneer deze twee 1338nm-fotonen op een bepaalde manier op elkaar inwerken, wordt de polarisatie geteleporteerd naar het kwantumgeheugen aan de andere kant van het experiment.
De metingen van het team aan deze fotonen laten zien dat de polarisatietoestand inderdaad wordt geteleporteerd, zoals de kwantummechanica suggereert. (Een cruciaal onderdeel van het experiment is een nieuwe generatie enkelvoudige fotondetectoren die telecomfotonen veel efficiënter kunnen detecteren dan voorheen mogelijk was.)
Dit demonstreert dus voor het eerst alle componenten die nodig zijn om teleportatie over een standaard telecomnetwerk uit te voeren naar een solid-state kwantumgeheugen.
Dat is een kleine maar belangrijke stap voorwaarts. Als we ooit een kwantuminternet willen hebben, is het dit soort apparatuur dat in het hart ervan zal wegkwijnen.
Referentie: arxiv.org/abs/1401.6958 : Kwantumteleportatie van een telecomgolflengtefoton naar een solid-state kwantumgeheugen