Forskare från Argonne National Laboratory och University of Chicago lanserade en ny testbädd för kvantkommunikationsexperiment från Argonne förra veckan.

Kvantslingan består av ett par anslutna 26 mil långa fiberoptiska kablar som kretsar kring Argonne till Illinois Tollway nära förorten Bolingbrook och tillbaka. Med totalt 52 mil, det är bland de längsta markbaserade kvantkommunikationskanalerna i landet.

Slingan kommer att fungera som en testbädd för forskare som är intresserade av att utnyttja principerna för kvantfysik för att skicka ohackbar information över långa avstånd. Forskare vid Argonne och UChicago planerar att använda testbädden för att utforska vetenskap som ligger till grund för kvanttekniska system och för att utnyttja egenskaperna hos kvantinvikling - ett fenomen som Albert Einstein känt karakteriserades som "spöklik handling på avstånd". Quantum entanglement länkar två (eller flera) partiklar så att de befinner sig i ett delat tillstånd - så att vad som än händer med en direkt påverkar den andra, oavsett hur långt de har rest isär.

"Att inviga denna kvantslinga är ett viktigt steg för Chicago och nationen när det gäller att bygga ett storskaligt kvantnätverk som kan möjliggöra säkra dataöverföringar över långa avstånd, "sade huvudutredaren David Awschalom, senior forskare vid materialvetenskapliga avdelningen i Argonne, Liew -familjeprofessorn i molekylär teknik vid University of Chicago och chef för Chicago Quantum Exchange. "Slingan kommer att göra det möjligt för oss att identifiera och ta itu med utmaningar i driften av ett kvantnätverk och kan skalas för att testa och demonstrera kommunikation över ännu större avstånd för att hjälpa till att lägga grunden för ett kvantinternet."

Argonne -forskarna Joe Heremans, Alan Dibos och Gary Wolfowicz, som arbetade med quantum loop -projektet, demonstrerade testbäddens funktion genom att generera och sända optiska pulser genom en och sedan båda fiberöglorna. De bevittnade en fördröjning på 200 mikrosekunder för laserpulsens transittid längs en fiberslinga, vilket överensstämmer med ljusets hastighet i glasfibern.

De började också använda slingan för en rad experiment, inklusive överföring av signaler från fotoner som utsänds från jonens ensembler. Dessa joner kan användas som ett kvantminne för nätverket. Ett funktionellt kvantminne, vilket innebär lagring och återvinning av kvanttillstånd, är ett viktigt tekniskt framsteg som behövs för kvantkommunikation och ett kvantinternet.

"Vi kommer att behöva många av dessa kvantminnen fördelade över cirka 100 kilometer för att vidarebefordra kvantsignalen genom ett nätverk. Kvantslingan gör att vi kan testa och förfina denna kvantminneteknik innan vi distribuerar den i stor skala, "sa Tian Zhong, forskare vid avdelningen för nanovetenskap och teknik vid Argonne och biträdande professor i molekylär teknik vid University of Chicago.

"Forskning som leder till vetenskaplig infrastruktur som kvantslingan kommer att säkerställa att Amerika förblir världsledande i detta avgörande, fält som utvecklas snabbt, som öppnar viktiga nya utredningsvägar inom områden som kvantdataöverföring och säker kommunikation, "sade energidepartementet under vetenskapssekreteraren Paul Dabbar." Vi ser fram emot fortsatt ökat stöd och prestation för detta och andra områden inom kvantinformationsvetenskap. "

"Denna kvantslinga är en betydande förmåga för de vetenskapliga samfunden inom kvantfysik, kommunikation och datorer, "sa Paul Kearns, Argonne National Laboratory chef. "Dessa experiment visar hur Argonnes världsledande forskare och ingenjörer hjälper till att säkerställa USA:s ledarskap inom viktig kvantinformationsvetenskap."

Förutom kvantslingan, Argonne planerar att utveckla ett tvåvägskvantlänknätverk med Fermi National Accelerator Laboratory. När de två projekten är anslutna, kvantlänken, stöds också av energidepartementet, förväntas vara en av de längsta länkarna i världen för att skicka säker information med hjälp av kvantfysik.