新技術(shù)改善量子通信赫冬,糾纏聲子

來源:黑谷量子? ? ? ? 資料來源:(芝加哥大學(xué))

作者:776



前博士后研究員奧黛麗·比恩菲特(Audrey Bienfait)是該團(tuán)隊(duì)的成員之一浓镜,該團(tuán)隊(duì)首次糾纏了兩個(gè)聲子-聲音的量子粒子-為潛在的新技術(shù)打開了大門



量子通信-通過粒子(通常是糾纏的光子)發(fā)送信息,它有可能成為最終的安全通信通道劲厌。竊聽量子通信幾乎是幾乎不可能的膛薛,那些嘗試的人也將留下他們竊聽行為的證據(jù)。


但是补鼻,通過光子在傳統(tǒng)的通道(例如光纖線路)上通過光子發(fā)送遠(yuǎn)距離量子信息是很困難的:攜帶信息的光子經(jīng)常被破壞或丟失哄啄,使信號變得微弱或不連貫雅任。通常,必須多次發(fā)送一條消息咨跌,以確保它能夠通過沪么。


在一篇新論文中,芝加哥大學(xué)普利茲克分子工程學(xué)院(PME)的科學(xué)家展示了一種新的量子通信技術(shù)锌半,該技術(shù)完全繞開了這些通道禽车。通過將兩個(gè)通信節(jié)點(diǎn)與一個(gè)通道鏈接,他們證明了這種新技術(shù)可以在節(jié)點(diǎn)之間以量子原理方式發(fā)送信息刊殉,而無需占用鏈接通道殉摔。


這項(xiàng)由安德魯·克萊蘭德教授領(lǐng)導(dǎo)的研究于6月17日發(fā)表在《物理評論快報(bào)》上,該研究利用了兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間糾纏的怪異量子現(xiàn)象记焊,顯示了量子通信未來的潛在新方向钦勘。


這項(xiàng)研究與最近發(fā)表的第二篇論文相結(jié)合,克萊蘭德的研究小組首次將兩個(gè)聲子(聲音的量子粒子)糾纏在一起亚亲,為潛在的新技術(shù)打開了大門彻采。


克萊蘭德說:“這兩篇論文都代表了一種探索量子技術(shù)的新方法“乒椋”普利茲克分子工程學(xué)院的分子工程學(xué)教授約翰·A·麥克林和阿貢國家實(shí)驗(yàn)室的資深科學(xué)家克萊蘭德說肛响。這些結(jié)果對量子通信和固態(tài)量子系統(tǒng)的未來可能意味著什么,我們感到很興奮惜索√厮瘢”

鬼一樣的量子糾纏----通信


糾纏的光子和聲子:這些粒子可以被量子原理糾纏,這種糾纏可以長距離存在巾兆。然而一個(gè)粒子的變化會怪異地引起另一個(gè)粒子的變化猎物。量子通信通過在粒子中編碼信息來利用這種現(xiàn)象。


克萊蘭德想找到一種發(fā)送量子信息而又不會在傳輸中丟失的方法角塑。他和他的團(tuán)隊(duì)蔫磨,包括PME研究生Chang Hung-Shen Chang,開發(fā)了一種系統(tǒng)圃伶,該系統(tǒng)使用微波光子(與手機(jī)中使用的光子相同)通過微波電纜糾纏兩個(gè)通信節(jié)點(diǎn)堤如。


在此實(shí)驗(yàn)中,他們使用了約一米長的微波電纜窒朋。通過以受控方式打開和關(guān)閉系統(tǒng)搀罢,它們能夠使兩個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生量子糾纏并在它們之間發(fā)送信息,而不必通過電纜發(fā)送光子侥猩。


克萊蘭德說:“我們通過一米長的電纜傳輸信息榔至,而沒有發(fā)送任何光子來做到這一點(diǎn),這是一個(gè)非常詭異和不尋常的成就欺劳,”克萊蘭德說唧取。“從原理上講瓣俯,這還將在更長的距離上起作用。與通過光纖通道發(fā)送光子的系統(tǒng)相比兵怯,它將更快,更高效腔剂∶角”


盡管該系統(tǒng)有局限性-必須將其保持非常冷,在比絕對零值高出幾度的溫度下-它可能在室溫下使用原子而不是光子來工作掸犬。但是克萊蘭德的系統(tǒng)提供了更多的控制權(quán)袜漩,他和他的團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行實(shí)驗(yàn),將多個(gè)光子糾纏在一起湾碎,從而形成更加復(fù)雜的狀態(tài)宙攻。

用相同的技術(shù)纏住聲子


但是,糾纏的粒子不僅限于光子或原子介褥。


在6月12日發(fā)表在《Physical Review X》上的第二篇論文中座掘,克萊蘭德和他的團(tuán)隊(duì)有史以來第一次糾纏了兩個(gè)聲子-聲音的量子粒子。


該團(tuán)隊(duì)使用與光子量子通信系統(tǒng)類似的與聲子進(jìn)行通信的系統(tǒng)柔滔,包括前博士后研究員奧德麗·比恩費(fèi)特(Audrey Bienfait)溢陪,使該團(tuán)隊(duì)糾纏了兩個(gè)微波聲子(其音高比人耳可以聽到的聲響高出一百萬倍)。


一旦聲子糾纏在一起睛廊,研究小組就將其中一個(gè)聲子用作“先驅(qū)”形真,這將影響他們的量子系統(tǒng)如何使用另一聲子。該先驅(qū)使團(tuán)隊(duì)能夠進(jìn)行所謂的“量子橡皮擦”實(shí)驗(yàn)超全,即使在測量完成后咆霜,該信息也會從測量中刪除。


盡管聲子相對于光子有很多缺點(diǎn)(例如嘶朱,它們的壽命較短)蛾坯,但它們與許多可能與光子不強(qiáng)烈相互作用的固態(tài)量子系統(tǒng)發(fā)生強(qiáng)烈相互作用。


聲子可以提供一種更好的方式耦合到這些系統(tǒng)


克萊蘭德說:“它為量子系統(tǒng)提供了一個(gè)新的窗口疏遏,這可能與同樣利用機(jī)械運(yùn)動的引力波探測器在宇宙上打開了新望遠(yuǎn)鏡的方式相似偿衰。”


黑谷量子


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