Splątanie kwantowe to jedno z najdziwniejszych i najmniej intuicyjnych zjawisk przewidzianych przez mechanikę kwantową. Występuje między obiektami kwantowymi – atomami, cząstkami subatomowymi, jonami – oddziałującymi ze sobą w specyficzny sposób. Einstein określił to zjawisko “upiornym oddziaływaniem na odległość”.
Czytaj też: Superpozycja i splątanie kwantowe są ze sobą związane. Coraz bliżej teorii wszystkiego?
Jeżeli mamy np. dwa splątane fotony, to pomiar polaryzacji jednego z nich, pozwoli nam dokładnie określić, jaka jest polaryzacja drugiego – niezależnie od tego, jak daleko będzie się znajdował. Splątanie kwantowe jest podstawowym zjawiskiem wykorzystywanym w komputerach kwantowych, kryptografii kwantowej czy teleportacji kwantowej.
Pierwsze takie splątanie kwantowe
Fizycy z University of Science and Technology of China i Jinan Institute of Quantum Technology wykazali splątanie kwantowe między dwoma urządzeniami pamięciowymi znajdującymi się w odległości 12,5 km od siebie. Praca opublikowana w czasopiśmie Physical Review Letters, może być kolejnym krokiem w kierunku rozwoju kwantowego internetu.
W 2020 r. opublikowaliśmy pracę, w której zademonstrowaliśmy splątanie dwóch pamięci kwantowych poprzez łącze światłowodowe o długości 50 km. W tamtym eksperymencie obie wykorzystane przez nas pamięci znajdowały się w obrębie jednego laboratorium, a więc nie były w pełni niezależne. Kolejnym krokiem w naszych badaniach było powtórzenie tego z pełni niezależnymi obiektami.Xiao-Hui Bao, jeden z badaczy, którzy przeprowadzili badania
Zespół Bao wprowadził dwa węzły kwantowe w różnych miejscach w środowisku miejskim, oddalonych o 12,5 km. W pierwszym z nich – nazwanym węzłem A, splątano pierwszą pamięć kwantową z pojedynczym fotonem. Został on następnie wysłany do węzła B i zapisany w drugiej pamięci kwantowej.
W ten sposób splątaliśmy dwie odległe pamięci kwantowe. Ponieważ foton emitowany z naszej pamięci to bliska podczerwień (795 nm), nie nadająca się do niskostratnej transmisji w światłowodzie, wykorzystujemy technikę kwantowej konwersji częstotliwości, aby zamiast tego przesunąć długość fali fotonu do 1342 nm, co znacznie poprawia ogólną wydajność transmisji.Xiao-Hui Bao
Mimo iż we wcześniejszych eksperymentach osiągano większe odległości, dotyczyły one głównie splątanych fotonów. Teraz po raz pierwszy osiągnięto splątanie kwantowe między urządzeniami pamięci.