Ubicados para futuros sistemas de comunicación cuántica, los ingenieros en Caltek han demostrado la operación exitosa de la red cuántica de dos nodos, cada uno de los cuales tiene varios bits cuánticos o Counes: el almacenamiento de información básica de las computadoras cuánticas.
Para lograr este objetivo, los investigadores desarrollaron un nuevo protocolo para distribuir información cuántica de manera paralela, lo que hizo varios canales de manera efectiva para enviar datos o multiplexación. Esto se completó con los átomos de etterbium incrustados dentro del cristal y conectando las estructuras nanológicas de la cavidad óptica que capturan y guían la luz. Esta plataforma tiene propiedades únicas que hacen que el ideal ideal de usar múltiples mazorcas para transmitir información cuántica tomada se tome en paralelo en paralelo.
“Esta es la primera demostración de confusión en la red cuántica de mazorcas individuales”, dice Andrei Farun (BS ’04, profesor de Física Aplicada e Ingeniería Eléctrica de Valentín de William L en Caltek. “Este método aumenta significativamente las tasas de comunicación cuántica entre los nodos, lo que representa un salto importante en el campo”.
Este trabajo se describe en una revista publicada en la revista el 26 de febrero Naturaleza. Los principales autores de esta disertación son Andre Roskok (PhD ’24), ahora miembro del documental en la Universidad de Harvard, y Chen Wu, un estudiante graduado en Caltek, que ha completado el trabajo en el laboratorio Freen.
Así como Internet conecta computadoras clásicas que estamos acostumbrados al uso actual, las futuras redes cuánticas conectarán computadoras cuánticas en diferentes ubicaciones físicas.
Cuando trabajan con el círculo cuántico, los investigadores están tratando con átomos y fotones individuales, las partículas básicas de luz. En esta escala, el asunto no se comporta de acuerdo con la física clásica. En cambio, la mecánica cuántica está en el juego.
Uno de los conceptos más importantes y extraños en la mecánica cuántica es confundir, donde dos o más elementos, como átomos o fotones, están relacionados con su separación física. Esta relación es tan fundamental que una partícula no puede describirse completamente sin la referencia. Como resultado, la condición cuántica de uno también proporciona información sobre la otra, que es la clave para la comunicación cuántica.
En las comunicaciones cuánticas, el objetivo es utilizar átomos confundidos como distribución de información cuántica o como teletransporte. El desafío clave que tiene una tasa de comunicación limitada hasta ahora es el tiempo que lleva producir fotones y transmitir fotones.
“La multiplexación de confirmación supera la barrera, utilizando un procesador o nodo, utilizando numerosos fusiones”, dice Rescuek.
En el nuevo sistema, los dos nodos son estructuras nanofabricadas hechas del cristal de Etime Arthonidate (YVO4). Los láseres se usan para estimular el átomo de Attrabeam (YB3+), que es un metal de tierra raro, dentro de los cristales, que emite cada fotón de átomo que se confunde con él. En dos nodos separados, los fotones viajan desde átomos a una ubicación central donde se detectan. Su proceso de detección estimula un protocolo de procesamiento cuántico que conduce a la creación de estados confundidos entre un par de átomos de átomos.
Cada nodo tiene muchos átomos de ETTER dentro del cristal YVO4, por lo que hay muchos fusiones disponibles. Sin embargo, cada uno de estos átomos varía ligeramente debido a los defectos dentro del cristal.
“Es como una espada de dos redes”, dice Rusk UC, por un lado, varios investigadores de frecuencia permiten que sus láseres se dirigen a atematos específicos, por otro lado, los científicos habían asumido anteriormente que las diferencias relacionadas con el fotón en la frecuencia harían que sea imposible crear los estados de topeadores.
“Este es el lugar donde llega nuestro protocolo”, dice Rusuk.
En el nuevo protocolo, los átomos pasan por una especie de procesamiento cuántico adecuado en tiempo real después de detectar fotones en la ubicación principal. Los investigadores llaman a este proceso “control de alimentación cuántica”.
“Básicamente, nuestro protocolo toma la información que recibió de la hora de la llegada del fotón y se aplica un circuito cuántico: una serie de puertas lógicas que están de acuerdo con dos cuartos. Y después de aplicar este circuito, tenemos un estado confundido”.
La plataforma YVO4 del equipo puede ajustar muchos quetta.
“Las propiedades únicas de los iones terrestres raros, combinados con nuestro protocolo demostrado, allanan el camino para cientos de cuartos por nodo para la red”. “Creemos que este trabajo tiene una base sólida para los sistemas de comunicación cuántica de alto rendimiento basados en iones de tierra raros”.
