Vier-Qubit-Verschränkung über 29 km Glasfaser übertragen

Forscher haben zum ersten Mal erfolgreich einen Vier-Qubit-Cluster-Zustand über 29 Kilometer Glasfaser übertragen und damit den exponentiellen Photonenverlust überwunden, der solche Übertragungen zuvor einschränkte. Das Team erzeugte den verschränkten Zustand direkt durch kohärente Steuerung eines parametrischen Erzeugungsprozesses, wodurch die Notwendigkeit eines ressourcenintensiven Controlled-Phase-Gates entfällt. Um den Zustand zu verarbeiten, führten sie eine neuartige Technik ein, die Chirped-Pulse-Modulation, die Strahlteilung für Time-Bins durch rekofigurierbare Fourier-Domain-Pulsformung ermöglicht; dieser Ansatz etabliert komplexe Quantenressourcen, die vollständig mit der bestehenden Telekommunikationsinfrastruktur kompatibel sind.

Multi-Level-Time-Bin-Kodierung für die Glasfaserübertragung

Die Multi-Level-Kodierung ermöglichte die erste Übertragung eines Cluster-Zustands über 29 Kilometer einer teilweise installierten Glasfaser und umging damit die Beschränkungen, die Multi-Photonen-Kodierungsschemata innewohnen. Dieser Ansatz vermeidet die exponentielle Skalierung des optischen Verlusts mit der Photonenanzahl, eine kritische Barriere für die Quantenkommunikation über große Distanzen, indem mehrere Qubits auf ein einzelnes Photon kodiert werden. Die Arbeit zeigt einen gangbaren Weg zur Verteilung komplexer Quantenressourcen für zukünftige Telekommunikationsnetze auf, die auf Verschränkung und Superposition angewiesen sind.