物理學家:為未來的量子網際網路開發高效的數據機

「量子數據機」旨在有效地建立飛行和固定量子位之間的連接。為此，研究團隊開發了一項新技術，展示了其基本功能。它的關鍵優勢在於可以集成到現有的電信光纖網絡中。這將是推進功能性量子技術長距離聯網的最快捷的方法。

為了使該系統正常工作，數據機作為量子信息載體發送或接收的光子必須與用於電信的雷射的紅外波長精確匹配。這意味著數據機必須具有靜止的量子位，這些量子位可以以量子躍遷的方式對這些紅外光子進行精確反應。只有這樣，敏感的量子信息才能在靜止的量子位和飛行的量子位之間直接傳輸。

該研究小組的廣泛研究表明，元素鉺最適合此目的，它的電子可以執行完美匹配的量子躍遷。可是，鉺原子非常不願意進行這種量子躍遷。因此，必須將它們固定在迫使它們更快做出反應的環境中。為解決這個問題，將鉺原子和紅外光子儘可能長地鎖定在合適的空間中。研究人員解釋說：「您可以將它視為一個聚會，這應該激發十個客人之間的最佳交流。」這裡的空間大小至關重要。「在足球場裡，客人會迷路，而電話亭又太小，」但客廳就可以了。

但是，這樣的聚會很快就結束了，因為光子以光速行進，因此極易揮發，總是想離開。這就是為什麼所研究的量子數據機使用微型鏡櫃作為「起居室」的原因，研究小組將這些原子包裝到了由矽酸釔化合物製成的透明晶體中，該晶體比人的頭髮還要細五倍。反過來，這種透明晶體就像三明治一樣被放置在兩個幾乎完美的鏡子之間。為了消除對量子信息有害的原子熱波動，整體被冷卻到負271°C。

如圖所示該研究團隊所研製的量子數據機：帶有鉺原子量子位（箭頭）的晶體盤位於中間，來回反射的紅外光由紅色盤指示。