فرابرد کوانتومی (Quantum teleportation) با استفاده از در هم تنیدگی و ارتباطات کلاسیک، امکان انتقال اطلاعات کوانتومی به فاصله دور را فراهم می‌کند. این پدیده با استفاده از فوتون‌های درهم تنیده ، از آزمایشگاه تا محیط واقعی، تحقق یافته است. در حال حاضر با استفاده از ماهواره میکیوس (Micius) که در مدار LO زمین قرار دارد ، پژوهشگران موفق شده اند فرابرد کوانتومی را در فاصله بیش از ۱۲۰۰ کیلومتر انجام دهند. با اینحال تاکنون هیچ سیستمی برای فرابرد کوانتومی وجود نداشته که بتواند نرخی در حدود هرتز داشته باشد، که این موضوع باعث محدودیت در کاربرد آینده اینترنت کوانتومی می‌شود.

اخیرا طبق اظهار یک مقاله منتشرشده در مجله “Light: Science & Applications”، یک تیم از دانشمندان به رهبری پروفسور گوانگکان گو (Guangcan Guo) و پروفسور ژیانگ ژو (Qiang Zhou) از دانشگاه علوم و فناوری الکترونیک چین (UESTC) به همراه دکتر لیژینگ یو (Lixing You) از موسسه میکروسیستم و فناوری اطلاعات دانشگاه علوم و تحقیقات شانگهای، نرخ فرابرد کوانتومی را به 7.1 کیوبیت در ثانیه ، بر اساس “شبکه اینترنت کوانتومی شماره یک دانشگاه علوم و فناوری الکترونیک چین” افزایش داده اند. این عدد، رکورد جدیدی را برای یک سیستم فرابرد کوانتومی در محدوده شهری نشان می‌دهد. پروفسور ژیانگ ژو می گوید: “انجام فرابرد کوانتومی با سرعت بالا خارج از محیط آزمایشگاه، مجموعه‌ای از چالش‌های قابل توجه را در بر دارد. این آزمایش نشان می‌دهد که چگونه می توان بر این چالش‌ها غلبه کرد و به همین دلیل، یک دستاورد مهم در راستای آینده اینترنت کوانتومی به شمار می‌رود”. چالش اصلی در یک سیستم فرابرد کوانتومی در جهان واقعی، انجام اندازه‌گیری حالت بل (Bell state measurement (BSM)) است. به ‌منظور اطمینان از موفقیت فرابرد کوانتومی و بهبود کارایی BSM، فوتون‌های آلیس و باب باید بعد از انتقال از مسیر طولانی از طریق فیبر به محل چارلی، از هم کاملا تمیز ناپذیر باشند. تیم موفق شده است یک سیستم بازخورد کاملاً عملیاتی را توسعه دهد، که پایدارسازی سریع تفاوت طول مسیر و قطبش فوتون‌ها را با استفاده از یک بازخورد فعال، بهبود می بخشد. هم‌زمان، تیم از یک موجبر لیتیم نیوبایت دوره‌ای قطبیده فیبری (fiber-pigtailed periodically poled lithium niobate waveguide) استفاده کرده تا جفت فوتون‌های درهم تنیده تولید کند. بر این اساس، یک منبع نوری تولید کننده فوتونهای درهم تنیده با کیفیت بالا با نرخ تکرار ۵۰۰ مگاهرتز برای سیستم فرابرد کوانتومی توسعه داده شده است. یک فرابرد کوانتومی با سرعت بالا مبتنی بر نور کوانتومی، نیاز به آشکارسازهای تک فوتون با حساسیت بالا دارد تا تعداد بیشتری از رویدادها را جمع آوری کند. تیمی تحت رهبری دکتر لیژینگ یو به همراه همکاران شرکت فوتون تکنولوژی، آشکارسازهای تک فوتونی نانوسیم‌های ابررسانا با کارایی بالا را برای این تجربه فراهم کردند. بهره‌مندی از این آشکارسازها با کارایی عالی و تقریبا بدون نویز، منجر به انجام آزمایش بل و تجزیه و تحلیل حالت‌های کوانتومی با کارایی بالا شد. این تیم از هر دو روش توموگرافی حالت کوانتومی (quantum state tomography) و استفاده از حالت طعمه (decoy state method) برای محاسبه مانستگی (fidelity) فرابرد کوانتومی استفاده کرده است. نتایج حاکی از این است که فرابرد کوانتومی شهری با سرعت بالا با مانستگی بالاتر از حداقل مقدار کلاسیکی 66.7% با موفقیت انجام شده است. انتظار می‌رود «اینترنت کوانتومی شماره 1 متروپولیتن UESTC» در آینده با ترکیب منابع نور کوانتومی یکپارچه، تکرارکننده‌های کوانتومی و گره های اطلاعات کوانتومی، زیرساخت اینترنت کوانتومی چند کاربره سرعت بالا، با مانستگی بالا در مسافت طولانی را توسعه دهد. تیم همچنین پیش بینی می کند که این زیرساخت، به پیشرفت بیشتر در کاربردهای عملی اینترنت کوانتومی کمک خواهد کرد.