Internet kuantum yang layak – jaringan tempat informasi yang disimpan dalam qubit dibagikan dalam jarak jauh melalui keterjeratan – akan mengubah bidang penyimpanan data, penginderaan presisi, dan komputasi, mengantarkan era baru komunikasi.
Bulan ini, para ilmuwan di Fermilab, departemen energi dari Kantor Laboratorium Sains Nasional, dan kolega mereka telah mengambil langkah signifikan ke arah pembuatan internet kuantum.
Dalam artikel yang diterbitkan di Seperti PRX, tim ini untuk pertama kalinya mempresentasikan demonstrasi teleportasi jarak jauh yang berkelanjutan (44 kilometer serat) dari qubit foton (jumlah cahaya) dengan ketepatan lebih dari 90%. Qubit diteleportasi melalui jaringan serat optik menggunakan detektor foton tunggal dan peralatan off-the-shelf yang canggih.
“Kami senang dengan hasil ini,” kata Panagiotis Spentzouris, seorang ilmuwan Fermilab, kepala program sains kuantum Fermilab dan salah satu rekan penulis makalah. “Ini adalah kunci sukses cara kami membangun teknologi yang akan mengubah cara kami melakukan komunikasi global.”
Dalam demonstrasi teleportasi kuantum fidelitas tinggi ke Fermilab Quantum Network, kabel serat optik menghubungkan perangkat off-the-shelf (ditunjukkan di atas), serta perangkat R&D mutakhir. Kredit: Fermilab
Teleportasi kuantum adalah transfer status kuantum yang “diwujudkan” dari satu tempat ke tempat lain. Teleportasi kuantum dari sebuah qubit dicapai dengan menggunakan muatan kuantum, di mana dua atau lebih partikel saling terkait satu sama lain. Jika sepasang partikel terjerat terbagi di antara dua lokasi terpisah, tidak peduli jarak di antara mereka, informasi yang dikodekan diteleportasi.
Tim gabungan – peneliti di Fermilab, AT&T, Caltech, Universitas Harvard, NASA Jet Propulsion Laboratory dan University of Calgary – berhasil memindahkan qubit ke dalam dua sistem: jaringan kuantum Caltech, atau CQNET, dan jaringan kuantum Fermilab, atau FQNET. Sistem disusun, dibangun, dioperasikan, dan digunakan oleh program penelitian publik-swasta Caltech di Quantum Intelligent Network and Technology, atau IN-Q-NET.
“Kami sangat bangga telah mencapai langkah ini dalam sistem teleportasi kuantum yang berkelanjutan, berkinerja tinggi, dan dapat diskalakan,” kata Maria Spiropulu, profesor fisika Shang-Yi Ch’en di Caltech dan direktur program penelitian IN-Q-. BERSIH. “Hasilnya akan lebih ditingkatkan dengan pembaruan sistem yang kami harapkan selesai pada Q2 2021.”
CQNET dan FQNET, yang menampilkan pemrosesan data yang hampir otonom, kompatibel dengan infrastruktur telekomunikasi yang ada serta perangkat pemrosesan dan penyimpanan kuantum yang sedang berkembang. Peneliti menggunakannya untuk meningkatkan kesetiaan dan persentase distribusi kerumitan, dengan penekanan pada protokol komunikasi kuantum yang kompleks dan ilmu pengetahuan dasar.
Keberhasilan itu datang hanya beberapa bulan setelah Departemen Energi AS meluncurkan rencananya untuk internet kuantum nasional pada konferensi pers di Chicago.
“Dengan demonstrasi ini, kami mulai meletakkan dasar untuk pembangunan jaringan kuantum metropolitan Chicago,” kata Spentzouris. Jaringan Chicagoland, yang disebut Jaringan Kuantum Ekspres Illinois, dibuat oleh Fermilab bekerja sama dengan Laboratorium Nasional Argonne, Caltech, Universitas Northwestern dan mitra industri.
Riset ini didukung oleh DOE’s Office of Science melalui Quantitative Information Science Discovery Program (QuantISED).
“Fakta tersebut merupakan bukti keberhasilan kolaboratif di semua disiplin ilmu dan institusi, yang mengarah pada banyak hal yang kami capai dalam sains,” kata Joe Lykken, asisten direktur penelitian di Fermilab. “Selamat kepada tim IN-Q-NET dan mitra kami di akademisi dan industri atas keberhasilan pertama dalam teleportasi kuantum.”
Referensi: “Sistem Teleportasi Menuju Internet Kuantum” oleh Raju Valivarthi, Samantha I. Davis, Cristián Peña, Si Xie, Nikolai Lauk, Lautaro Narváez, Jason P. Allmaras, Andrew D. Beyer, Yewon Gim, Meraj Hussein, George Iskander , Hyunseong Linus Kim, Boris Korzh, Andrew Mueller, Mandy Rominsky, Matthew Shaw, Dawn Tang, Emma E.Wollman, Christoph Simon, Panagiotis Spentzouris, Daniel Oblak, Neil Sinclair dan Maria Spiropulu, 4 Desember 2020, Seperti PRX.
DOI: 10.1103 / PRXQuantum.1.020317