科学家展示了光力学量子隐形传态

从外部源到量子节点的未知输入态的量子隐形传态被认为是远程量子通信协议的关键组成部分之一。它已经在纯光子量子系统以及由光子通道连接的原子和固体自旋系统中得到了证明。现在,一组来自荷兰、巴西和中国的研究人员已经演示了偏振编码光学输入态在一对纳米机械谐振器的联合态上的量子隐形传态。

传送协议的关键步骤的示意图及其验证:(1)实现EPR源:一对纳米射泽的散震导致纳米辐射中的光子偏振状态和声子群状态之间的缠结状态;(2)在弱相干状态的偏振基础上编码任意输入状态;(3)极化的BSM将输入状态传送到接合机械存储器状态;(4)简短的防斯托克斯脉冲将传送状态(ψOUt)映射回光子极化以进行验证。图片信用:Fiaschi等,DOI:10.1038 / S41566-021-00866-Z。

传送协议的关键步骤的示意图及其验证:(1)实现EPR源:一对纳米射泽的散震导致纳米辐射中的光子偏振状态和声子群状态之间的缠结状态;(2)在弱相干状态的偏振基础上编码任意输入状态;(3)极化的BSM将输入状态传送到接合机械存储器状态;(4)简短的防斯托克斯脉冲将传送状态(ψOUt)映射回光子极化以进行验证。图片信用:Fiaschi。,DOI:10.1038 / s41566-021-00866-z。

“使用光学机械设备是一个突破,因为它们可以设计成在包括低损耗红外电信纤维波长的任何光学波长下操作,”Kavli纳米科学研究所和部门研究员SimonGröblacher博士说Delft技术大学的量子纳米科学。

“正是这种波长导致了最低的传输损耗,允许中继节点之间的距离最长。”

“由于我们的纳米造成的光学机械系统的质量和灵活性,这种里程碑是可能的,这与大多数其他量子系统不同,允许独立工程的光学性质。未来的量子互联网无疑将在此波长下利用现有的电信网络。“

在他们的实验中,Gröblacher博士和同事博士在任意量子状态下创建了一种偏振编码的光子Qubit。

然后,它们将该光子运输超过数十米的光纤,并将其传送到它们的量子存储器上,其由两个大规模的机械阳极谐振器组成 - 每个约10微米的尺寸和由数十亿原子组成。

量子信息存储在两个谐振器的单激励子空间中。

为了测试这一过程的可靠性,研究人员进一步证明,他们可以忠实地从记忆中提取这种瞬移状态。

“我们现在必须进一步提高能够在现实应用程序中部署的系统所需的级别的性能,例如增加重复率,保真度和Qubit传送和存储的成功率,”博士Gröblacher说。

“一条路线将设计有弹性光学吸收的光学机械系统,”坎帕纳大学的研究员蒂亚戈·阿勒格尔博士说。

“由于这些纳米制造设备的灵活性,这可以实现。”

这项研究是朝着该团队未来混合量子互联网愿景迈出的一大步。

“我们正在向一个异构的网络努力,您有各种物理系统通信和执行不同功能,”格兰伯赫博士说。

“您可以分别具有连接到Quantum计算机或存储器的光学力学量子中继器节点,分别包括超导Qubits或旋转量子系统。”

“为了可靠地传输量子信息,所有这些设备必须彼此兼容,并在相同的波长下工作。”

学习发表于杂志自然光子学

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n Fiaschi.光机位量子传送。光子Nat。,在线发布于2021年10月7日;DOI:10.1038 / S41566-021-00866-Z

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