En grupp forskare under ledning av prof. Zhang Qiang och Pan Jianwei från University of Science and Technology of China (USTC) har framgångsrikt visat sammanväxling med två oberoende källor 12,5 km från varandra med 103 km optisk fiber.

Att realisera långdistansbyte av intrassling med oberoende källor under verkliga förhållanden är viktigt för både framtida kvantnätverk och den grundläggande studien av kvantteori.

Dock, på grund av dess höga känslighet för miljöpåverkan, demonstration av principen hade tidigare uppnåtts över bara några tiotals kilometer underjordisk optisk fiber, och det hade inte rapporterats om implementering med optisk fiber längre än 100 km eller med användning av suspenderad optisk fiber.

För att öka det experimentella avståndet, USTC-forskare utnyttjade två oberoende 1 GHz-klocka sekventiella tidsfack intrasslade fotonparpar, utvecklat flera automatiska stabilitetskontroller, och framgångsrikt genomfört ett fälttest av trasselbyte över en 103 km optisk fiberlänk som består av cirka 77 km optisk fiber inuti labbet, 25 km optisk fiber utanför labbet men hålls under jord, och 1 km optisk fiber som hänger i luften utanför labbet för att ta hänsyn till olika typer av bullermekanismer i den verkliga världen.

Teamet har ökat längden på optisk fiber från storstadsavstånd till avstånd mellan städer. Det är värt att notera att suspenderad optisk fiber användes i experimentet. Förlusten och stabiliteten hos den optiska fiberkanalen i experimentet var tillräckligt för att matcha den hos en typisk underjordisk optisk fiber som var mer än 100 km lång.

För att öka händelsefrekvensen, forskarna uppdaterade källorna till 1 GHz sekventiella tidsfack intrasslade fotonparkällor. Dessutom, de förbättrade polarisations- och fördröjningskompensationssystemet. Verket publicerades i Optica och med titeln "Entanglement byter över 100 km optisk fiber med oberoende intrasslade fotonparkällor."

Uppsättningen av detta experiment ger en lovande plattform för många grundläggande tester i framtiden. Experimentets konfiguration tillåter den rymdliknande separationen mellan två avståndsmätningar som utfördes i experimenten, och olika tids-rymdförhållanden kan uppnås genom att kombinera både lindad optisk fiber och utplacerad optisk fiber.

Resultaten visar att det är tekniskt genomförbart att förverkliga byte mellan två städer, även om mer suspenderad fiber används.

Experimentet verifierar också genomförbarheten av sådana teknologier för långdistanskvantnät och öppnar nya möjligheter för framtida tillämpningar i mer komplicerade miljöer.

Som Hoi-Kwong Lo, associerad redaktör för Optica , sa, "Trasselbyte över långa avstånd är en avgörande ingrediens för kvantnät i optisk fiber. Papperet ger viktiga detaljer om synkronisering av källorna, stabilisering av det optiska avståndet, och polarisering. "