团队|20毫秒!量子比特存储时长创纪录
据物理学家组织网22日报道 , 瑞士日内瓦大学研究人员将一个量子比特存储在一个晶体内 , 持续时间长达20毫秒 , 创下新世界纪录 , 为开发出长距离量子通信网络奠定了重要基础 。
量子通讯和量子加密技术已经成为提高通信安全的重要基石 。 当信息(量子比特 , 量子计算和量子信息的基本单元)通过光纤中的一个光子在两个对话者之间传输时 , 量子理论可以确保量子比特的真实性和保密性 。 但建立远程量子通信系统存在一个主要障碍:传输几百公里后 , 光子会丢失 , 信号也因此消失 , 为此 , 基于量子存储器的“中继器”由此而生 , 为使中继器能更好地发挥作用 , 需要让储存量子信息的时间持续长一点 。
2015年 , 日内瓦大学米凯尔·阿夫泽利乌斯领导的团队成功将由一个光子携带的量子比特在晶体(存储器)内储存0.5毫秒 。 在此过程中 , 光子在消失之前可将其量子态转移到晶体的原子上 , 但这一持续时长不足以构建更大的存储网络 , 而后者是研发远程量子通信的先决条件 。
最新研究中 , 在欧洲量子旗舰计划框架内 , 米凯尔·阿夫泽利乌斯团队成功将一个量子比特存储了20毫秒 。 为此 , 他们使用了掺有铕的晶体 , 这种晶体能够先吸收光再发光 。
团队称:“我们在晶体上施加了千分之一特斯拉的小磁场 , 并使用了动态解耦方法 , 包括向晶体发送强烈的射频 , 旨在让稀土离子脱离环境扰动 , 并将存储性能提高近40倍 。 ”
阿夫泽利乌斯表示:“这是基于固态系统(晶体)的量子存储器的世界纪录 , 在保真度略有损失的情况下 , 我们甚至可让时长达到100毫秒 , 这是远程量子通信网络领域的重大进展 。 ”
【团队|20毫秒!量子比特存储时长创纪录】尽管如此 , 他们仍有不少问题需要解决 , 比如进一步延长存储时间 , 在确保不失真的情况下 , 让存储持续时长超过100毫秒 。 此外 , 他们还必须设计出一次能存储超过一个光子(使光子发生“纠缠”)的新型存储器 , “我们的目标是开发出一个在所有这些方面都表现良好的系统 , 并于十年内推向市场 。 ”采访人员刘霞
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