(c) Graphicstock

Rekord: Provázaný stav atomu a fotonu přenesli optickým vláknem na 20 km

V rámci kvantové komunikace/kryptografie informaci obvykle nesou fotony. Přepravit provázaný (entanglement) stav jiných částic je samozřejmě mnohem náročnější. Proto ani nový rekord není na pohled zvlášť oslnivý – 20 km, a to ještě v optickém vlákně, nikoliv vzduchem. Je ale třeba si uvědomit, že vědci z mnichovské a Ludwig Maximilian University a Saarland University (Saarbrücken) dokázali neporušený přenos mnohem většího objektu – fotonu provázaného s celým atomem, v tomto případě rubidia. Pokud by provázané částice nesly informaci (v kvantové kryptografii by šlo o šifrovací klíč), šlo by jejich stav na konci odečíst se zárukou, že s informací během přenosu nikdo nemanipuloval (nikdo ji nepřečetl).
Pro srovnání: předchozí rekord byl 700 metrů. Vedoucí výzkumného týmu Harald Weinfurter a jeho kolegové přitom nepoužili žádné speciální technologie, ale běžná optická vlákna.
Budoucí kvantové sítě by měly zahrnovat mnohem víc než jen kvantovou distribuci šifrovacích klíčů, tedy kvantovou kryptografii. (poznámka PH: samotná zpráva se pak většinou šifruje klíčem o stejné délce, takže ji už stačí posílat normálním kanálem; u posílání šifrovacího klíče stačí ověřit, že nedošlo k odposlechu, právě to umožňuje zajistit/odhalit kvantová fyzika; pokud k odposlechu došlo, respektive je-li zde nějaké podezření, nic se neděje a prostě se vygeneruje nový šifrovací klíč a ten zachycený je útočníkovi k ničemu; kdyby se posílala rovnou zpráva, příjemce by sice mohl zjistit, že někomu padla do rukou, ale to už by bylo pozdě). Například právě kombinace atomů a fotonů by mohla vytvářet kvantové paměti.
Co se týče vlastního technického zvládnutí experimentu, vědci potřebovali vyřešit to, že rubidium po excitaci produkuje fotony o vlnové délce 780 nanometrů. V běžném optickém vlákně se fotony s touto vlnovou délkou rychle absorbují, jako standard se v optických kabelech používají vlnové délky kolem 1550 nanometrů. Proto bylo třeba sestrojit speciální kvantový frekvenční měnič, který zvyšoval vlnovou délku fotonu. To ale zase bylo spojeno s řadou těžkostí, foton se musel měnit zase na jediný foton a kromě změny frekvence/vlnové délky se nesměla změnit žádná další vlastnost fotonu/zapleteného stavu, např. polarizace.
Dalším krokem má být přenos fotonu vyzářeného druhým atomem, což by mělo znamenat propojený stav i mezi dvěma atomy na dlouho vzdálenost (?).

Tim van Leent et al. Long-Distance Distribution of Atom-Photon Entanglement at Telecom Wavelength, Physical Review Letters (2020). DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.010510
Zdroj: Ludwig Maximilian University of Munich/Phys.org a další

Na University of Innsbruck již loni v létě oznámili, že provázaný stav přenesli optickým vláknem na 50 km. V tomto případě byl foton vyzářen iontem vápníku, opět byl problém s vlnovou délkou (854 nanometrů). (V. Krutyanskiy et al, Light-matter entanglement over 50 km of optical fibre, npj Quantum Information (2019). DOI: 10.1038/s41534-019-0186-3). Jak se oba experimenty od sebe liší, respektive co je tedy rekordní na novém výsledku?

V CERNU asi detekovali dosud neznámý tetrakvark

Známé hardony vznikají spojením 2 nebo 3 kvarků, respektive antikvarků. Ze tří kvarků jsou složeny …

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close