Исследователи из Университета науки и технологий Китая (USTC) продемонстрировали эффективное низкошумящее квантовое преобразование частоты с 393 нанометров в телекоммуникационный диапазон 1550 нанометров — шаг к соединению квантовых памятей на захваченных ионах через длинные оптические волокна. Работа, выполненная командой, включающей Паня Цзяньвэя и Чжан Цян из USTC, а также Чжэн Минъяна из Пекинского института квантовых технологий, была опубликована 13 октября в Physical Review Letters.
Захваченные ионы являются одной из ведущих платформ для квантовых сетей, поскольку они обеспечивают длительное время когерентности и высокоточечное управление. Однако многие ионы излучают фотоны в ультрафиолетовом или фиолетовом диапазоне, которые быстро поглощаются в оптическом волокне. Обычное решение — квантовое преобразование частоты (QFC), которое переводит фотон в телекоммуникационную длину волны, сохраняя его квантовое состояние. До сих пор преобразование из этого диапазона страдало от низкой эффективности и высокого уровня шума, а запутанность между такими ионными узлами была ограничена расстояниями в несколько метров.
Команда вернулась к фундаментальной физике квазифазового согласования. Она построила количественную модель того, как фазовые возмущения, вызванные дефектами домена в кристалле преобразования, снижают эффективность, и экспериментально проверила ее. Также было обнаружено, что при использовании насоса с короткой длиной волны процесс преобразования и основной источник шума — спонтанное параметрическое рассеяние насосного света — настраиваются в противоположных направлениях. Исследователи использовали это для разработки метода, который сильно подавляет шум, индуцированный насосом.
Полученный модуль QFC с преобразованием 393–1550 нанометров достиг сквозной эффективности 28,8%, при этом шум насоса был подавлен до 35 отсчетов в секунду. USTC заявляет, что это примерно в 30 раз эффективнее предыдущих работ, а уровень шума ниже более чем на два порядка, что устанавливает новый рекорд для этого диапазона.
Модуль уже использовался в экспериментах по дальней запутанности с кубитами на основе ионов кальция-40, достигнув соотношения сигнал/шум 120:1. Он обеспечил демонстрацию долговременной, высокоточной удаленной запутанности между ионами и квантового распределения ключей, независимого от устройства. Исследователи говорят, что эта работа предоставляет ключевой компонент для масштабируемых квантовых повторителей и широкомасштабных квантовых сетей.
Аспирант USTC Ян И и Ван Бинь, доцент Пекинского института квантовых технологий, являются первыми авторами статьи.
СМОТРИТЕ ТАКЖЕ:Квантовый компьютер Jiuzhang 4 из Китая достиг ускорения 10^54
Всегда имейте в виду, что редакции могут придерживаться предвзятых взглядов в освещении новостей.
Автор – Pandaily
