Emaranhamento metropolitano de 14,5 km! "Xinghan II" da USTC valida rota técnica fundamental para repetidores quânticos
O site Dimensão soube, no dia 8, pela Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) que a equipa de investigação do académico Guo Guangcan, composta por Li Chuanfeng, Zhou Zongquan e Huang Yunfeng, propôs de forma original um esquema de repetidor quântico multimodal baseado na medição do tempo. Este esquema já não exige que um par de fotões chegue simultaneamente ao nó intermédio, permitindo que cheguem "um após o outro", prevendo o emaranhamento através da medição precisa da sua diferença temporal e realizando a leitura sob demanda de fotões emaranhados com atraso arbitrário, com recurso a memória quântica multimodal. Os resultados da investigação foram publicados a 7 de maio na revista académica internacional "Nature Photonics".
O repetidor quântico é uma tecnologia chave para construir a futura internet quântica. Como os sinais quânticos se atenuam rapidamente ao serem transmitidos em fibra ótica, os cientistas usam repetidores quânticos para decompor canais de longa distância em múltiplos segmentos de ligações de curto alcance, estabelecendo estados de emaranhamento de matéria por segmentos e depois conectando-os, superando assim as perdas exponenciais nos canais de fibra ótica.
Anteriormente, os protocolos de repetidores quânticos dividiam-se principalmente em duas categorias: interferência de fotão único e interferência de dois fotões. A interferência de fotão único tem uma taxa mais elevada, mas a fidelidade é limitada; enquanto a de dois fotões tem alta fidelidade, mas baixa taxa. O compromisso entre taxa e fidelidade tornou-se uma contradição fundamental que restringe o desempenho e a aplicação dos repetidores quânticos.
A equipa de investigação utilizou o esquema original de repetidor quântico multimodal com medição de tempo, combinando com sucesso as vantagens da alta taxa da interferência de fotão único e da alta fidelidade da interferência de dois fotões, conseguindo uma distribuição de emaranhamento que suporta alta taxa e alta fidelidade, sendo ainda diretamente compatível com as infraestruturas de rede de fibra ótica existentes.
Com base nisto, a equipa de investigação estabeleceu com sucesso a rede de repetidores quânticos multimodais "Xinghan II" na cidade de Hefei, província de Anhui. A fidelidade de emaranhamento deste sistema atingiu 78,6%, com uma distância linear de 14,5 quilómetros entre as duas memórias quânticas, resolvendo não só o dilema de longa data entre taxa e fidelidade nos protocolos de repetidores quânticos, como a sua taxa de distribuição de emaranhamento supera em mais de cem vezes a dos anteriores repetidores quânticos metropolitanos.
Li Chuanfeng explicou: "Este trabalho alcançou o emaranhamento de matéria à maior distância entre os relatos públicos até à data, e a tecnologia de multiplexagem multimodal tem o potencial de se tornar a rota técnica fundamental para as futuras redes quânticas."
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