Ein Quantennetzwerk ist ein physikalisches Gerät, das Quanteninformationen basierend auf den Gesetzen der Quantenmechanik speichert, verarbeitet und überträgt. Es ist die Grundlage für die Realisierung von Quantenkommunikation und groß angelegtem Quantencomputing.Die Forschungsgruppe von Professor Duan Luming am Institute of Cross-Information der Tsinghua-UniversitätDurch die Nutzung der dualen Qubit-Kodierung derselben Art von Ionen ist es weltweit das erste Mal, dass übersprechfreie Quantennetzwerkknoten realisiert werden.Es ist von großer Bedeutung für die zukünftige Verwirklichung der Quantenkommunikation und des Quantencomputings im großen Maßstab. Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich in der internationalen Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
Huang Yuanyuan, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Cross-Information an der Tsinghua-Universität, sagte, dass sie zwei Paare ultrafeiner Energieniveaustrukturen derselben Art von Ionen verwendet hätten, um jeweils die „Kommunikationsbits“ zu kodieren, die zur Verschränkung von Photonen verwendet werden, und die „Speicherbits“, die zum Speichern von Informationen im Quantennetzwerk verwendet werden. Gleichzeitig wurde mithilfe von Lasern auch eine kohärente Umwandlung zwischen zwei Qubits im Mikrosekundenbereich erreicht.
Experimente haben ergeben, dass mit dieser Methode hergestellte Kommunikationsbits innerhalb von Hunderten von Millisekunden eine Ionen-Photonen-Verschränkung erzeugen können; Mit der Spin-Echo-Methode kann die Speicherdauer von Speicherbits verlängert und Speicher-Qubits mit Kohärenzzeiten in der Größenordnung von Sekunden erreicht werden. Durch den Vergleich der Wiedergabetreueänderungen der gespeicherten Bits mit und ohne Ionen-Photonen-Verschränkungserzeugungsoperation,Die Forscher bestätigten Übersprechfehler zwischen den beiden Qubits unterhalb der experimentellen Genauigkeit und ermöglichten so einen übersprechfreien Quantennetzwerkknoten.