Квантово заплитане през 420 км влакно — нов рекорд

Екип от Университета за наука и технологии на Китай (USTC) в Хефей е заплел две квантови памети от студени рубидиеви атоми през 420 километра стандартно оптично влакно — над четири пъти повече от предишния рекорд за памет-базирано заплитане. Резултатът е публикуван на 11 август 2026 г. в Physical Review Letters (DOI: 10.1103/ccd6-rf1s) като Editors’ Suggestion, а препринтът е достъпен в arXiv. Новината достигна до българската аудитория през TechNews.bg на 20 август.

Водещи автори са Xi-Yu Luo, Chao-Yang Wang и Ming-Yang Zheng, а групата се ръководи от Pan Jianwei, Bao Xiaohui и Zhang Qiang, съвместно с Института за квантови технологии в Дзинан и Шанхайския институт по микросистеми и информационни технологии към Китайската академия на науките.

Какво точно е свързано

Важното тук не е, че по влакното са минали заплетени фотони — това вече е правено на 404 километра. Новото е, че в двата края стоят квантови памети: облаци лазерно охладени рубидиеви атоми, които съхраняват квантовото състояние, вместо то да изчезне в детектора.

Схемата е класическата DLCZ (Duan-Lukin-Cirac-Zoller) с три възела. Два от тях — Алис и Боб — са в една и съща лаборатория на USTC. Третият, Чарли, е на около 6,5 км по права линия и играе ролята на средна точка, където фотоните от двата възела се срещат. Всяко рамо на връзката минава през 10,1 км реално положено градско влакно плюс около 200 км навито влакно в лабораторията, за да се достигне общата дължина.

Ключът на DLCZ е, че едно успешно заплитане се обявява при засичането на само един фотон. Заради това вероятността за успех расте като корен квадратен от пропускливостта на канала, а не пропорционално на нея — разлика, която на 420 км означава всичко.

Снимка: Xi-Yu Luo et al. / Physical Review Letters (2026)

Двата инженерни трика

Рубидиевите атоми излъчват на 780 нанометра — дължина на вълната, при която влакното губи около 3,5 dB на километър. На 420 км от сигнала не би останало нищо. Затова екипът преобразува всеки фотон към телеком S-обхвата (около 1522 nm) с помпа на 1600 nm, където загубите падат до 0,17 dB/km за навитото влакно и 0,31 dB/km за градското. Дори така пълната загуба по трасето е 78,7 dB — сигналът отслабва десетки милиони пъти.

Вторият проблем е фазата. За да се получи заплитане, двата фотонни пътя трябва да останат съгласувани с точност до част от дължината на вълната, докато вибрации и температурни промени разтягат стотици километри влакно. Активната стабилизация на екипа свежда остатъчната фазова грешка до около 7 градуса.

Числата: скромни, но реални

Никой не бива да очаква впечатляваща статистика на такова разстояние:

• На 420 км: concurrence (мярка за заплитане) 0,046 ± 0,022 при отношение сигнал/шум около 3,5 и приблизително едно успешно събитие на милион опита.
• На 320 км: concurrence 0,052 ± 0,007, отношение сигнал/шум около 15 и близо седем събития на милион опита.

Заплитането е слабо, но статистически значимо. Времето, за което фотонът стига до Чарли, е около 1,03 милисекунди — и точно толкова паметта трябва да задържи състоянието си.

Защо PLOB границата е важна

PLOB границата (Pirandola-Laurenza-Ottaviani-Banchi) е теоретичен таван: колкото и добра да е апаратурата, при директно предаване по влакно скоростта на разпределеното заплитане не може да надхвърли определена стойност, зависеща само от загубите в канала. Тя е причината квантовият интернет да не може просто да „удължи кабела“.

Изчисленията на екипа показват, че тяхната схема прескача този таван при разстояния над около 230 км, а измерената точка на 320 км вече е над него. С други думи — това е първата демонстрация, че мрежа с квантови памети реално бие най-добрата възможна директна оптична връзка, и предимството расте с разстоянието.

Какво още липсва

Двата възела все още са в една и съща лаборатория, а по-голямата част от влакното е навито на макари. Ефективността е ниска и системата е далеч от практическа употреба. За истински квантов интернет са нужни памети с по-дълъг живот, по-висока ефективност на преобразуването и повторители, които каскадират такива връзки.

Паралелно се решава и другата половина от задачата — самите квантови процесори. Quanta Magazine описа наскоро колко различни са подходите тук: захванати йони, масиви от неутрални атоми (рекордът на Caltech е 6100 атома) и свръхпроводникови вериги като 120-кубитовия Nighthawk на IBM. Свързването на такива модули помежду им също е отделен инженерен проблем — вижте как IBM свърза два криомодула чрез криогенен тунел.

Заключение

420 километра между две квантови памети е сериозна крачка: разстоянието вече е междуградско, влакното е стандартно телекомуникационно, а PLOB границата — премината. Същевременно едно събитие на милион опита не е мрежа, а лабораторна демонстрация. Стойността на резултата е в това, че показва посоката: памет-базираните възли не са теоретична идея, а работеща архитектура, която на дълги разстояния няма конкуренция.