實(shi)現(xian)在(zai)冷(leng)原子氣體(ti)中存(cun)儲光(guang)

實現(xian)在(zai)冷(leng)原子氣體(ti)中存(cun)儲光(guang)
        美國(guo)麻(ma)省(sheng)理(li)工(gong)學院科學家在(zai)冷(leng)原子中量子存(cun)儲和(he)波(bo)動(dong)研究領域(yu)有了(le)新突(tu)破(po)，而(er)這(zhe)方(fang)面(mian)的(de)技術正是(shi)設(she)計(ji)量子(zi)信(xin)息網(wang)絡的(de)關鍵，這使研究向(xiang)未來廣(guang)域(yu)量子(zi)通信(xin)網絡(luo)的(de)zui終(zhong)實現(xian)又邁(mai)出(chu)重(zhong)要壹(yi)步(bu)。相(xiang)關論文發表(biao)於(yu)近(jin)期出版(ban)的(de)《物理評(ping)論快報(bao)》（PRL）。

        量子網(wang)絡(luo)的(de)世(shi)界難(nan)以用三(san)言(yan)兩(liang)語(yu)來描述。量(liang)子是壹(yi)個態(tai)，而(er)不是具體的(de)物理量(liang)，在(zai)量子(zi)力(li)學中，量(liang)子信(xin)息是(shi)關於量子系(xi)統(tong)“狀(zhuang)態”所(suo)帶(dai)有(you)的(de)物理信(xin)息，是(shi)通過量子(zi)系(xi)統的(de)各種相(xiang)關特性進行(xing)計(ji)算(suan)、編(bian)碼和(he)信(xin)息傳(chuan)輸(shu)的(de)全新(xin)信(xin)息方(fang)式。其zui常見的(de)單位是量(liang)子(zi)比特，也就是(shi)壹(yi)個有(you)二(er)狀態的(de)量子(zi)系統。然(ran)而(er)不同於經(jing)典(dian)數位狀態(tai)，二(er)狀態量(liang)子系統實(shi)際(ji)上可以在(zai)任何時(shi)間(jian)表現為(wei)這兩(liang)個狀(zhuang)態(tai)的(de)疊(die)加態(tai)。

        在(zai)這種基礎(chu)上建(jian)立(li)的(de)量子(zi)網絡，其量子態(tai)存(cun)儲設(she)備(bei)與量(liang)子信(xin)息處(chu)理設(she)備(bei)是緊密(mi)相(xiang)連(lian)的(de)。量子(zi)網絡中，每個節(jie)點(dian)由磁光阱制備(bei)的(de)冷(leng)原子系綜組(zu)成，這(zhe)些(xie)原子系綜就是(shi)量(liang)子(zi)存儲器(qi)，而(er)每個原子系綜跟(gen)它(ta)自己(ji)發出(chu)的(de)壹(yi)個光(guang)子(zi)形(xing)成壹(yi)個zui大糾纏態。在(zai)任意(yi)兩(liang)個相(xiang)鄰節(jie)點(dian)之(zhi)間(jian)，通過對其(qi)各(ge)自發出(chu)的(de)光子(zi)之(zhi)間(jian)做(zuo)聯合貝爾測(ce)量，就可(ke)以把相(xiang)鄰的(de)兩(liang)個原子系綜糾纏起(qi)來。這(zhe)也就是(shi)量(liang)子(zi)網絡(luo)中(zhong)量(liang)子中(zhong)繼(ji)器(qi)的(de)原理。

        而今(jin)麻(ma)省理工(gong)學院的(de)科學家已(yi)明(ming)確(que)了(le)如(ru)何在(zai)冷(leng)原子氣體(ti)中成功存儲光(guang)，他(ta)們(men)在(zai)實驗(yan)中(zhong)首先使該原子系綜存儲器(qi)可(ke)以得(de)到壹(yi)個光(guang)子(zi)的(de)任意(yi)偏振態傳(chuan)入(ru)，成功存儲量(liang)子(zi)比(bi)特，隨(sui)後(hou)再生出另(ling)壹(yi)個具(ju)有(you)相(xiang)同偏振態的(de)光子(zi)。這時(shi)信(xin)號只表示(shi)脈(mai)沖已被(bei)“俘(fu)獲”的(de)事(shi)實，而非(fei)偏振態細節(jie)，量(liang)子信(xin)息因(yin)此得(de)以安(an)全保(bao)存。

        研究人員表(biao)示(shi)，其成果可用於量子中(zhong)繼(ji)器(qi)，並(bing)zui終(zhong)效力(li)於量子網絡的(de)構建(jian)。而(er)這種潛(qian)力(li)壹(yi)旦(dan)應用於擴展量(liang)子(zi)網(wang)絡，就會(hui)成為(wei)判斷網(wang)絡(luo)操(cao)作(zuo)是(shi)否(fou)成功的(de)關鍵，使量子(zi)網(wang)絡的(de)世(shi)界進壹(yi)步(bu)清(qing)晰(xi)。