Ett internationellt forskarlag har nått en milstolpe inom kvantkommunikation genom att teleportera polarisationsläget för en enskild foton mellan två separata kvantprickar över en 270 meter lång optisk länk i fri luft. Experimentet, som utfördes vid Sapienza-universitetet i Rom, visar på potentialen för kvantreläer i framtida kvantnätverk. Resultaten har publicerats i Nature Communications.
Forskare från Paderborns universitet, Sapienza-universitetet i Rom och andra europeiska institutioner har framgångsrikt överfört kvantinformation mellan oberoende kvantprickar. De använde en 270 meter lång optisk länk i fri luft som förbinder två byggnader vid Sapienza-universitetet, med hjälp av GPS-assisterad synkronisering, ultrasnabba en-fotondetektorer och stabilisering mot atmosfärisk turbulens. Teleporteringen uppnådde en tillståndsfidelitet på 82 ± 1 %, vilket överträffar den klassiska gränsen med mer än 10 standardavvikelser. Kvantprickarna konstruerades vid Johannes Kepler-universitetet i Linz, med resonator-nanotillverkning vid universitetet i Würzburg. Professor Klaus Jöns vid Paderborns universitet, chef för forskargruppen Hybrid Photonics Quantum Devices, förklarade: ”Experimentet visar på ett imponerande sätt att kvantljuskällor baserade på halvledarkvantprickar kan fungera som en nyckelteknologi för framtida kvantkommunikationsnätverk.” Detta genombrott, efter ett decennium av samarbete mellan Jöns team och professor Rinaldo Trottas grupp vid Sapienza, markerar framsteg mot skalbara kvantreläer och ett kvantinternet. Tidigare involverade sådan teleportering fotoner från samma källa, men här användes distinkta sändare. Jöns noterade: ”Detta resultat visar att vår långsiktiga strategiska planering har gett resultat. Kombinationen av utmärkt materialvetenskap, nanotillverkning och optisk kvantteknologi var nyckeln till vår framgång.” Bedriften banar väg för sammanflätning mellan kvantprickar, vilket möjliggör det första kvantreläet med deterministiska sammanflätade fotonparskällor. Ett parallellt arbete av team från Stuttgart och Saarbrücken rapporterade ett liknande resultat med användning av frekvensomvandling.