波恩大学 无花果
1:实验设置
信用:npj量子信息ISSN 2056-6387(在线) 以确保安全通信的方式加密数据是一个不断增长的挑战，因为当今加密系统的关键组件无法承受未来的量子计算机
因此，世界各地的研究人员正在研究基于量子效应的新型加密技术
所谓的量子纠缠现象在这里起着特别重要的作用
这意味着在量子网络中，网络的静止量子位与通常由光子(光粒子)组成的通信信道纠缠在一起
波恩大学的物理学家现在第一次能够演示静止的量子比特之间的量子纠缠
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一个双态量子系统和一个直接耦合到光纤的光子
这项研究已经发表在《npj量子信息》杂志上
量子系统起源于粒子和最小结构的世界，可能与未来的技术有关
如果不同的量子信息载体(量子节点)通过量子通道相互连接，研究人员称之为量子网络
自2009年以来，波恩大学的科学家们一直致力于实现一种量子网络节点，在这种节点中，作为记忆量子位的单个离子被耦合到作为光-物质界面的光学谐振器上
然而，为了在网络中分配量子信息，网络中的固定量子比特必须与通信信道纠缠在一起
物理原因是量子态不能以经典方式复制和传输
光子通常被用作通信信道，这种信道很难存储，但是允许快速的信息传输
第一作者帕斯卡·科贝尔博士解释说:“因此，光子和静止量子位之间有效接口的实现对于信息传输速率和量子网络的稳定性至关重要。”
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波恩大学实验量子物理研究小组的学生
光子读出基础的选择
信用:npj量子信息ISSN 2056-6387(在线) 轻物质界面的实现 在他们的实验装置中，科学家实现了光和物质之间的特殊界面
为此，他们使用了由两个相对的反射镜组成的光学谐振器，这两个反射镜是在两根光纤的端面上实现的
对于凹面镜，他们用激光脉冲烧蚀部分光纤，随后在光纤末端涂覆反射涂层
150微米的纤维直径大约是一根头发的数量级(大约
60微米)
“这种单离子谐振器的构造和组合在实验上具有挑战性
“纤维和离子必须以大约1微米的相对精度相互放置，”合著者莫里茨·布雷耶说，他也是由教授领导的研究小组的物理学家
医生
波恩大学的迈克尔·科尔
然而，小的谐振器体积增加了光-物质的相互作用，这使得网络中量子信息的分布具有高带宽
另一个优点是光纤谐振器导致所谓的光子到光纤的固有耦合
这大大简化了它们在网络中的分布
借助他们的实验装置，科学家们首次成功地演示了静止量子比特和光纤谐振腔中的光子之间的量子纠缠
他们观察到，即使在一米半的距离，单个离子和光子共享一个共同的纠缠量子态
“我们提出的系统非常适合作为量子网络中的一个节点，”研究带头人教授强调说
医生
迈克尔·科勒，波恩大学、科隆大学、亚琛大学和弗松赞特勒姆·尤里奇大学量子计算物质和光卓越集群成员，从事跨学科研究领域“物质和基本相互作用的构件”
“该网络汇集了不同学科的研究人员，在波恩卓越大学共同研究与未来相关的问题
这项研究的结果可能与所谓的分布式量子计算或可证明安全的通信有关
在未来的研究中，研究人员计划进一步开发他们的系统，例如，通过提高光-物质界面的稳定性和使用量子密钥分配的设置
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