瑞士量子存儲(chǔ)元件在微型玻璃室內(nèi)誕生

如同經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)需依靠存儲(chǔ)設(shè)備，未來(lái)的量子網(wǎng)絡(luò)同樣離不開(kāi)量子存儲(chǔ)元件。日前，瑞士巴塞爾大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種原子尺寸的量子存儲(chǔ)元件，并證實(shí)其具備在晶圓上規(guī)模化生產(chǎn)的潛力，極大增強(qiáng)了廣大行業(yè)領(lǐng)域的期待。相關(guān)研究報(bào)告已發(fā)表在最新的《物理學(xué)評(píng)論快報(bào)》雜志上。

在量子通信領(lǐng)域，光子是極佳的通信載體。光子常被用來(lái)通過(guò)光纖電纜向遙遠(yuǎn)的衛(wèi)星或者量子存儲(chǔ)元件發(fā)出量子信號(hào)。然而，光子的量子狀態(tài)如果保存不當(dāng)，可能失去原有性質(zhì)。

早在2年前，巴塞爾大學(xué)科研人員就已成功利用玻璃室內(nèi)的銣原子來(lái)完成這項(xiàng)任務(wù)。當(dāng)時(shí)，這個(gè)玻璃室經(jīng)過(guò)手工精制，仍然達(dá)到幾厘米的體積；而今，他們希望將玻璃室改進(jìn)至更小的尺寸，便于批量開(kāi)發(fā)和制作。可喜的是，經(jīng)過(guò)不懈努力，團(tuán)隊(duì)已研制出直徑僅幾毫米的新型玻璃室，并成功收集到了大量的銣原子。

期間，他們把這些玻璃室加熱至100攝氏度，這樣就能提高水蒸汽的壓力，從而更大程度地激發(fā)原子的振動(dòng)頻率。另外，還應(yīng)用了高強(qiáng)度的磁場(chǎng) （ 1特斯拉），通過(guò)改變?cè)幽芗?jí)來(lái)光照子的量子儲(chǔ)存。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法不僅能有效存儲(chǔ)光線(xiàn)大約100納秒，而且這段時(shí)間內(nèi)光子仍有能力傳播30米。

利用上述技術(shù)，科研團(tuán)隊(duì)首次利用單個(gè)晶圓制造出大約1000份玻璃室的復(fù)制樣本。更為重要的是，他們實(shí)現(xiàn)了光子的微型量子存儲(chǔ)器的研制，這將是量子網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的一次重大突破，并將開(kāi)啟光子量子存儲(chǔ)的新時(shí)代。

盡管取得初步成效，科研人員依然沒(méi)有停止前進(jìn)的步伐。他們希望在不久的將來(lái)，能夠?qū)崿F(xiàn)單個(gè)玻璃室中保存單個(gè)光子的壯舉。同時(shí)，科研團(tuán)隊(duì)仍然致力于持續(xù)優(yōu)化玻璃室，期望在此基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步延長(zhǎng)光子存儲(chǔ)時(shí)間，從而為量子網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的來(lái)臨打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

信息存儲(chǔ)是信息化社會(huì)的重要組成部分。從紙張、磁帶、硬盤(pán)等演變至今日的互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信場(chǎng)景，信息存儲(chǔ)介質(zhì)在歷史洪流中不斷更新?lián)Q代?，F(xiàn)如今，人們難以想象離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)世界將會(huì)帶來(lái)什么困難。 量子網(wǎng)絡(luò)作為下一代通信技術(shù)，將來(lái)可能借助量子密碼學(xué)實(shí)現(xiàn)信息的安全傳送，并催生量子計(jì)算機(jī)的互聯(lián)互通。然而，量子網(wǎng)絡(luò)同樣依賴(lài)于量子存儲(chǔ)元件，如本次巴塞爾大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)所創(chuàng)造的這個(gè)原子大小的量子存儲(chǔ)器，既能進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)，又因其可定制性展示了量子網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)特魅力。