Ich osiągnięcia powinny w przyszłości zaprocentować w kontekście tworzenia skalowalnych sieci kwantowych. Członkowie zespołu piszą o swoich dokonaniach na łamach Advanced Photonics.
Czytaj też: Eniony zrewolucjonizują obliczenia kwantowe? Jeszcze dwa lata temu nie mieliśmy pewności, czy istnieją
W dążeniu do realizacji skalowalnej sieci kwantowej, półprzewodnikowe kropki kwantowe zapewniają wyraźne zalety, w tym wysoką wydajność pojedynczych fotonów i nierozróżnialność, wysoką częstotliwość powtarzania (dziesiątki gigaherców z wzmocnieniem Purcella), wzajemne połączenia z kubitami spinowymi i skalowalną platformę w układzie scalonym. wyjaśniają autorzy
Problem polegał na tym, że prowadzone w ostatnich latach eksperymenty rzadko kiedy osiągały oczekiwane wskaźniki, a odległości były ograniczone od kilku metrów do kilometrów. W tym przypadku możemy więc mówić o ogromnym skoku, ponieważ naukowcom udało się osiągnąć odległość 302 kilometrów. Przy odpowiednich modyfikacjach mowa o nawet dwukrotnym zwiększeniu tego dystansu, co powinno przełożyć się na możliwość tworzenia długodystansowych półprzewodnikowych sieci kwantowych.
Przełom dotyczy interferencji kwantowej zachodzącej pomiędzy dwoma niezależnymi półprzewodnikowymi kropkami kwantowymi
Jako że stany kwantowe w superpozycji nie mogą być wzmacniane, to wysokowydajna sieć kwantowa potrzebuje bardzo niskostratnych kanałów kwantowych i pamięci kwantowej oraz wysokowydajnych kwantowych źródeł światła. I choć w ostatnim czasie doszło do postępów w satelitarnej komunikacji kwantowej, a nawet repeaterach kwantowych, to dalszy rozwój był ograniczony ze względu na brak odpowiednich źródeł światła jednofotonowego.
Aby rozwiązać ten problem potrzeba źródła emitującego tylko jeden foton na raz. Co więcej, do osiągnięcia jasności źródła powinny mieć wysoką wydajność układu i dużą częstotliwość powtarzania. Na tym wymagania się niestety nie kończą: pojedyncze fotony powinny być nierozróżnialne, a platforma musi być skalowalna, przestrajalna i posiadać wąskopasmową szerokość linii oraz możliwość połączenia z kubitami.
Czytaj też: Chaos nadaje światu kwantowemu temperaturę
Klucz do sukcesu może zawierać się w kropkach kwantowych i to właśnie dzięki nim badaczom udało się osiągnąć wysoko widoczną interferencję kwantową, z połączeniem za pośrednictwem światłowodów o długości ponad 300 kilometrów. Jak podsumowuje Chao-Yang Lu z USTC, dokonany postęp może sprawić, iż świt półprzewodnikowych sieci kwantowych zamieni się wkrótce w dzień.
