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光被成功存储于冷原子气体中

导读: 美国麻省理工学院科学家在冷原子中量子存储和波动研究领域有了新突破,而这方面的技术正是设计量子信息网络的关键,这使研究向未来广域量子通信网络的最终实现又迈出重要一步。

  美国麻省理工学院科学家在冷原子中量子存储和波动研究领域有了新突破,而这方面的技术正是设计量子信息网络的关键,这使研究向未来广域量子通信网络的最终实现又迈出重要一步。

  量子网络的世界难以用三言两语来描述。量子是一个态,而不是具体的物理量,在量子力学中,量子信息是关于量子系统“状态”所带有的物理信息,是通过量子系统的各种相关特性进行计算、编码和信息传输的全新信息方式。其最常见的单位是量子比特,也就是一个有二状态的量子系统。然而不同于经典数位状态,二状态量子系统实际上可以在任何时间表现为这两个状态的叠加态。

  在这种基础上建立的量子网络,其量子态存储设备与量子信息处理设备是紧密相连的。量子网络中,每个节点由磁光阱制备的冷原子系综组成,这些原子系综就是量子存储器,而每个原子系综跟它自己发出的一个光子形成一个最大纠缠态。在任意两个相邻节点之间,通过对其各自发出的光子之间做联合贝尔测量,就可以把相邻的两个原子系综纠缠起来。这也就是量子网络中量子中继器的原理。

  而今麻省理工学院的科学家已明确了如何在冷原子气体中成功存储光,他们在实验中首先使该原子系综存储器可以得到一个光子的任意偏振态传入,成功存储量子比特,随后再生出另一个具有相同偏振态的光子。这时信号只表示脉冲已被“俘获”的事实,而非偏振态细节,量子信息因此得以安全保存。

  研究人员表示,其成果可用于制造量子中继器,并最终效力于量子网络的构建。而这种潜力一旦应用于扩展量子网络,就会成为判断网络操作是否成功的关键,使量子网络的世界进一步清晰。

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