يُعد التشابك الكمي بعيد المدى بين الذاكرات الكمومية الأساس التقني لبناء الإنترنت الكمومي، ومن المتوقع أن يُستخدم في مجالات مثل الاتصالات الكمومية بعيدة المدى القائمة على المرحلات الكمومية، والحوسبة الكمومية الموزعة، والاستشعار الكمومي الموزع. يتمثل المفتاح لتوسيع مسافة التشابك بين الذاكرات الكمومية في رفع معدل نجاح التشابك. ولهذا الغرض، واصل الفريق البحثي لسنوات عديدة دراساته حول ربط التشابك القائم على تداخل الفوتونات المفردة، وتمكن من حل عدد من التحديات التقنية، منها تثبيت طور الطور في الألياف البصرية الطويلة، والمزامنة البعيدة لطور الليزرات المستقلة، وتحويل التردد الكمومي عالي الكفاءة ومنخفض الضوضاء. ولرفع مسافة التشابك إلى مئات الكيلومترات، يلزم أيضًا تقليل فقد الإرسال في القناة وتحسين الاستقرار طويل الأمد لتثبيت طور الفوتونات المفردة.
قام الفريق البحثي بتحويل الطول الموجي للذاكرة الكمومية من 795 نانومتر إلى 780 نانومتر، واستبدل مخطط تحويل التردد الكمومي، مما مكّن الفوتونات الإشارية من التوافق مع نافذة الإرسال فائقة الانخفاض في الفقد داخل الألياف البصرية. وفيما يتعلق بتثبيت طور الفوتونات المفردة، طوّر الفريق تقنية تثبيت طور ثلاثي الترددات ثنائي الطول الموجي تجمع بين التوقيت الكامل والتوقيت الجزئي، مما عزز بشكل كبير الاستقرار طويل الأمد لتثبيت طور الفوتونات في ظل الألياف البصرية فائقة الطول. وبالاستعانة بهاتين التقنيتين الجديدتين، أجرى الباحثون تجارب تشابك ثنائية العقد عبر روابط ألياف بصرية بأطوال مختلفة. وأظهرت التجارب أن الفوتونات الصادرة من الذاكرتين الكموميتين من الذرات الباردة حافظت على تداخل مستقر للفوتونات المفردة حتى مسافة 420 كيلومترًا، كما تم التحقق مباشرة من التشابك الكمي بين الذاكرتين.
وأشار الباحثون إلى أن هذا العمل لم يحقق فقط رفعًا كبيرًا في مسافة التشابك بين الذاكرات، بل حقق أيضًا تقدمًا مهمًا في معدل نجاح توزيع التشابك، حيث يمكن تجاوز الحد النظري للتوزيع المباشر للتشابك الكمي في الظروف بعيدة المدى (أكثر من 230 كيلومترًا). وتجعل هذه التقنيات بناء شبكات كمومية على المستوى الحضري وإجراء البحوث التطبيقية ذات الصلة أمرًا ممكنًا.