211service.com
Japanisches Telekommunikationsunternehmen bricht Rekord bei Verschränkungsdistanzen
Verschränkung ist das seltsame Quantenphänomen, bei dem zwei Teilchen so tief miteinander verbunden sind, dass sie dieselbe Existenz teilen, obwohl sie möglicherweise durch große Entfernungen getrennt sind. In der Sprache der Quantenmechanik werden beide Teilchen durch eine einzige Wellenfunktion beschrieben.
Die Verschränkung ermöglicht alle Arten von exotischen Phänomenen, die in der gewöhnlichen Welt ohne Quanten nicht vorkommen können. Physiker verwenden die Verschränkung regelmäßig, um Teilchen von einem Teil des Universums in einen anderen zu teleportieren, ohne durch den dazwischen liegenden Raum zu reisen. Sie verwenden Verschränkung auch, um geheime Nachrichten zu senden, die nicht geknackt werden können. Und Verschränkung ist ein entscheidender Bestandteil des Quantencomputings und eines Quanteninternets.
Tatsächlich glauben viele Physiker, dass die Verschränkung so wichtig ist, dass sie wahrscheinlich zu einer wertvollen Ressource wird, die über zukünftige Netzwerke wie Quantengold gekauft und verkauft wird.
Daher wird die Fähigkeit, verschränkte Partikel über große Entfernungen zu verteilen, immer wertvoller. In diesem Blog haben wir verschiedene Teams bei ihrem Rennen verfolgt, um verschiedene Distanzrekorde für Phänomene zu brechen, die von der Verschränkung abhängen. Im vergangenen Jahr zum Beispiel behauptete ein chinesisches Team den Distanzrekord für das Teleportieren von Photonen über eine Distanz von 97 Kilometern, nur um nur wenige Monate später ein europäisches Team zu finden, das den Rekord knackte.
Heute geht ein japanisches Team sogar noch weiter. Takahiro Inagaki und ein paar Freunde von den NTT Basic Research Laboratories in Kanagawa sagen, dass sie verschränkte Photonen über eine Distanz von 300 Kilometern verteilt haben. Dieses experimentelle Ergebnis für die Verschränkungsverteilung über 300 km Glasfaser veranschaulicht das Potenzial für Faserexperimente im Zusammenhang mit der Quantenkommunikation über große Entfernungen, sagen sie.
Diese Jungs erzeugten verschränkte Photonen durch einen Standardprozess, der als parametrische Abwärtskonvertierung bekannt ist. Dies wandelt ein einzelnes hochenergetisches Photon in zwei niederenergetische verschränkte Photonen um, indem es einen Kristall aus Lithiumniobat passiert.
Jedes verschränkte Photon gelangt dann in eine 150 Kilometer lange Rolle optischer Fasern. Das Team testete dann die entstandenen Photonenpaare, um zu überprüfen, ob sie immer noch verschränkt waren, was auch tatsächlich der Fall war.
Das Problem bei solchen Experimenten besteht darin, dass die meisten Photonen von der optischen Faser absorbiert werden. Und je weiter die Photonen wandern, desto wahrscheinlicher ist es, dass sie absorbiert werden. Am Ende einer 150 Kilometer langen Faser entsteht also nur ein winziger Bruchteil der ursprünglichen Photonen.
Darüber hinaus sind Photonendetektoren alles andere als perfekt und registrieren oft Photonen, wenn keine vorhanden sind. Diese sogenannte Dunkelzählung führt zu Rauschen, das die wenigen Photonen, an denen Physiker interessiert sind, überschwemmen kann.
Inagaki und Co. haben dies mit einer neuen Generation supraleitender Photonendetektoren mit einer viel geringeren Dunkelzahl als bisher möglich überwunden.
Das ist beeindruckend, aber das neue Werk hat klare Grenzen. Inagaki und berechnen, dass in ihrem aktuellen Experiment die Anzahl der entstehenden Photonenpaare eine Datenrate von etwa 1 Bit alle 10 Millionen Sekunden ermöglichen würde. Sie sagen jedoch, dass in naher Zukunft bessere Detektoren dies verbessern sollten. Obwohl eine Quantenschlüsselverteilung über 300 km in der Faser mit unserem gegenwärtigen Versuchsaufbau schwierig zu erreichen ist, wird dies mit verbesserten Detektoren und einem stabileren Versuchsaufbau für lange Messzeiten möglich sein, sagen sie.
Nichtsdestotrotz zeugt diese neue Arbeit von beachtlichem Ehrgeiz und zeigt sicherlich, welchen Wert Physiker darauf legen, Verschränkung übertragen zu können.
Ref: arxiv.org/abs/1310.5473 : Verschränkungsverteilung über 300 km Glasfaser