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瑞士物理学家开发出可存储光子的高速量子存储器
2017-09-11


[据物理学组织网站201798日报道] 近日,瑞士巴塞尔大学物理学家开发出可存储光子的存储器。光子的运动速度即为光速,是实现高速数据传输的理想选择。研究人员在几乎不改变光子量子力学特征的情况下,成功在原子蒸汽中实现了光子的写入和读取。该项存储技术既简便又快捷,有望在未来量子互联网中得到应用。研究成果发表在最近一期的《物理评论快报》上。



即使在今天,电信网络仍利用短光脉冲来进行数据的快速传输。利用光纤连接的超宽带技术可实现信息的光速传输。在接收端,被传输的信息必须被快速无误地存储以便在计算机中以电子的形式被进一步处理。为了避免传输出现错误,每个比特的信息都将在包含至少数百个光子的强光脉冲中进行编码。



多年来,全世界的研究人员一直致力于利用单光子运行电信网络。在每个光子中都编码1比特信息,不仅效率很高,还为基于量子物理的全新形式的信息处理方式创造了条件。依据量子物理定律,在单光子中不仅可以将经典比特态01进行编码,而且还可以同时编入两个态的叠加态。这种量子比特是量子信息处理的基础,使未来绝对安全通信和超高速量子计算成为可能。在量子存储器中存储和读取单光子是实现上述各技术的关键,得到了广泛的研究。



巴塞尔大学的研究人员将光子存储在铷原子蒸汽中开发出简单高速的量子存储器。该存储器利用一束激光来控制存储和读取过程。这项技术不需要冷却装置和复杂的真空设备,而且可以高度紧凑的方式进行组装,最大程度减小了存储器装置的体积。研究人员经过实验验证,该存储器的噪声极低,适合于单光子存储。



研究人员指出该量子存储器兼具装置简易、高带宽和低噪声水平等优点,非常有望在未来量子通信网络中得到应用。开发量子通信网络是资助该项目研究的瑞士国家量子科学技术能力中心(NCCR QSIT)和欧盟研究与创新框架计划的目标之一。未来,量子通信网络将使绝对安全通信、量子计算机网络和复杂物理、化学和生物系统模拟变为现实。(工业和信息化部电子第一研究所 
李铁成)



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