Các nhà nghiên cứu đã sử dụng công nghệ tiên tiến và vượt qua những hạn chế trước đó để tạo ra kỷ lục tốc độ mới 7,1 qubit mỗi giây, thúc đẩy sự phát triển của công nghệ truyền dẫn lượng tử đường dài và đánh dấu một bước quan trọng hướng tới Internet lượng tử hiệu quả và có phạm vi rộng.
Dịch chuyển tức thời lượng tử sử dụng sự vướng víu lượng tử và giao tiếp cổ điển để truyền thông tin lượng tử đến các địa điểm ở xa. Khái niệm này đã được triển khai trong nhiều hệ thống ánh sáng lượng tử khác nhau, từ các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm đến các thử nghiệm thực tế trong thế giới thực. Điều đáng chú ý là bằng cách sử dụng vệ tinh Micius quay quanh Trái đất tầm thấp, các nhà khoa học đã truyền thành công thông tin lượng tử đến khoảng cách hơn 1.200 km. Tuy nhiên, hiện tại không có hệ thống truyền lượng tử nào có tốc độ truyền ở mức Hertz. Điều này cản trở các ứng dụng tương lai của Internet lượng tử.
Trong một bài báo đăng trên tạp chí "Khoa học & Ứng dụng Ánh sáng", một nhóm các nhà khoa học do Giáo sư Guo Guancan và Giáo sư Zhou Qiang của Đại học Khoa học và Công nghệ Điện tử Trung Quốc dẫn đầu đã hợp tác với Giáo sư You Lixing của Viện Vi hệ thống và Công nghệ thông tin Thượng Hải, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, để lần đầu tiên tăng tốc độ dịch chuyển tức thời lên 7,1 qubit mỗi giây dựa trên "Internet lượng tử Thành phố Đầu tiên UESTC". Điều này đã lập kỷ lục mới cho hệ thống dịch chuyển lượng tử trong khu vực thành phố.
"Việc trình diễn dịch chuyển tức thời lượng tử tốc độ cao bên ngoài phòng thí nghiệm bao gồm một loạt thách thức. Thí nghiệm này cho thấy cách vượt qua những thách thức này, từ đó thiết lập một cột mốc quan trọng cho Internet lượng tử trong tương lai", Giáo sư Zhou Qiang, tác giả tương ứng của tác phẩm này cho biết. Một thách thức thực nghiệm lớn đối với các hệ dịch chuyển lượng tử trong thế giới thực là thực hiện các phép đo trạng thái Bell (BSM).
Để đảm bảo sự thành công của dịch chuyển tức thời lượng tử và nâng cao hiệu quả của Phép đo trạng thái Bell (BSM), các photon của Alice và Bob cần phải không thể phân biệt được ở Charlie sau khi được truyền qua khoảng cách xa bằng sợi quang. Nhóm nghiên cứu đã phát triển một hệ thống phản hồi hoạt động đầy đủ cho phép ổn định nhanh chóng sự khác biệt về độ dài đường đi và sự phân cực của photon.
Mặt khác, nhóm nghiên cứu đã sử dụng ống dẫn sóng lithium niobate phân cực định kỳ ở cuối một sợi quang để tạo ra các cặp photon vướng víu. Trên cơ sở đó, họ đã phát triển nguồn sáng vướng víu lượng tử chất lượng cao với tốc độ lặp lại 500 MHz cho các hệ thống truyền dẫn đường dài.
Dịch chuyển tức thời lượng tử tốc độ cao dựa trên quang học lượng tử này yêu cầu các cảm biến photon nhạy nhất để thu thập càng nhiều sự kiện càng tốt. Nhóm do Giáo sư You Lixing dẫn đầu, cùng với các đồng nghiệp từ Photon Technology Co., Ltd., đã cung cấp máy dò photon đơn dây nano siêu dẫn hiệu suất cao cho thí nghiệm này. Bởi vì máy dò cực kỳ hiệu quả và hầu như không có tiếng ồn nên đạt được BSM và phân tích trạng thái lượng tử hiệu quả cao.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng hai phương pháp là chụp cắt lớp trạng thái lượng tử và trạng thái giải mã để tính toán độ trung thực của việc truyền từ xa, cao hơn nhiều so với giới hạn cổ điển (66,7%), xác nhận rằng việc truyền từ xa lượng tử đô thị tốc độ cao đã được hiện thực hóa.
Trong tương lai, "Đại học Khoa học và Công nghệ Điện tử Internet Lượng tử Thủ đô số 1 Trung Quốc" dự kiến sẽ kết hợp các nguồn ánh sáng lượng tử tích hợp, bộ lặp lượng tử và nút thông tin lượng tử để phát triển cơ sở hạ tầng Internet lượng tử "tốc độ cao, độ trung thực cao, nhiều người dùng, khoảng cách xa". Nhóm nghiên cứu cũng dự đoán cơ sở hạ tầng này sẽ thúc đẩy hơn nữa ứng dụng thực tế của internet lượng tử.