Un gruppo di scienziati guidati dal Prof. Zhang Qiang e Pan Jianwei dell'Università di Scienza e Tecnologia della Cina (USTC) ha dimostrato con successo lo scambio di entanglement con due fonti indipendenti a 12,5 km di distanza utilizzando una fibra ottica di 103 km.

Realizzare lo scambio di entanglement a lunga distanza con fonti indipendenti in condizioni del mondo reale è importante sia per le future reti quantistiche che per lo studio fondamentale della teoria quantistica.

Però, a causa della sua elevata suscettibilità agli effetti ambientali, dimostrazione del principio era stata precedentemente ottenuta su poche decine di chilometri di fibra ottica sotterranea, e non c'era stata alcuna segnalazione di implementazione utilizzando fibra ottica più lunga di 100 km o utilizzando fibra ottica sospesa.

Per aumentare la distanza sperimentale, Gli scienziati dell'USTC hanno sfruttato due sorgenti di coppie di fotoni entangled con clock sequenziale a 1 GHz di clock, sviluppato diversi controlli automatici di stabilità, e ha implementato con successo un test sul campo di scambio di entanglement su un collegamento in fibra ottica di 103 km composto da circa 77 km di fibra ottica all'interno del laboratorio, 25 km di fibra ottica fuori dal laboratorio ma tenuta sottoterra, e 1 km di fibra ottica sospesa nell'aria all'esterno del laboratorio per tenere conto di vari tipi di meccanismi di rumore nel mondo reale.

Il team ha aumentato la lunghezza della fibra ottica dalla distanza metropolitana alla distanza interurbana. Vale la pena notare che nell'esperimento è stata utilizzata la fibra ottica sospesa. La perdita e la stabilità del canale in fibra ottica nell'esperimento è stata sufficiente per eguagliare quella della tipica fibra ottica dispiegata nel sottosuolo di oltre 100 km di lunghezza.

Per aumentare la frequenza degli eventi, gli scienziati hanno aggiornato le sorgenti a sorgenti di coppie di fotoni entangled con intervallo temporale sequenziale a 1 GHz. Inoltre, hanno migliorato il sistema di polarizzazione e compensazione del ritardo. L'opera è stata pubblicata in ottica e intitolato "Entanglement che scambia oltre 100 km di fibra ottica con sorgenti indipendenti di coppie di fotoni entangled".

L'impostazione di questo esperimento fornisce una piattaforma promettente per molti test fondamentali in futuro. La configurazione dell'esperimento consente la separazione spaziale tra due misurazioni di distanza come eseguite negli esperimenti, e varie relazioni spazio-tempo possono essere ottenute combinando sia la fibra ottica arrotolata che la fibra ottica dispiegata.

I risultati mostrano che realizzare lo scambio di entanglement tra due città è tecnicamente fattibile, anche se si utilizza più fibra sospesa.

L'esperimento verifica anche la fattibilità di tali tecnologie per reti quantistiche a lunga distanza e apre nuove possibilità per applicazioni future in ambienti più complicati.

Come Hoi-Kwong Lo, editore associato di ottica , disse, "Lo scambio di entanglement su lunghe distanze è un ingrediente cruciale per le reti quantistiche in fibra ottica. Il documento fornisce dettagli importanti sulla sincronizzazione delle sorgenti, la stabilizzazione della distanza ottica, e polarizzazione".