物理學家成功地實現了「存儲光」的受控傳輸

2020-10-15 老胡說科學

  • 在實驗中，銣-87原子首先被預冷，然後被運送到主測試區，這是一個定製的真空室。在那裡它們被冷卻到只有幾個微開爾文的溫度。

由約翰內斯古騰堡大學教授派屈克·溫德帕辛格領導的一個物理團隊已經成功地將存儲在量子存儲器中的光傳輸了1.2毫米。他們已經證明了受控傳輸過程及其動力學對存儲光的性質只有很小的影響。研究人員使用超冷的銣-87原子作為光的存儲介質，以實現高存儲效率和長壽命。

「我們把光儲存在一個手提箱裡，手提箱是由冷原子云組成的。我們把箱子移了一小段距離，然後又把光取出來。這不僅對一般物理學而且對量子通信都很有趣，因為光不是很容易『捕獲』的。派屈克教授說。

對量子信息的受控操作和存儲以及檢索量子信息的能力是在量子世界中執行相應的計算機操作的必要先決條件。光量子存儲器，允許存儲和按需檢索光攜帶的量子信息，是可擴展的量子通信網絡的必要條件。例如，它們可以在線性量子計算中代表量子中繼器的重要構件。近年來，原子束已被證明是非常適合存儲和檢索光量子信息的介質。利用一種被稱為電磁感應透明的技術，入射光脈衝可以被捕獲並相干映射，從而產生存儲原子的集體激發。由於這個過程在很大程度上是可逆的，因此光可以被高效地回收。

未來的目標是開發一種存儲光的通道。不久前，派屈克教授和他的同事開發了一種技術，可以讓冷原子的集合體通過由兩束雷射產生的「光學傳送帶」。這種方法的優點是可以運輸和定位相對較多的原子，精確度很高，原子不會有很大的損失，原子不會被加熱。物理學家們現在已經成功地使用這種方法來傳輸作為光存儲器的原子云。然後可以從其他地方檢索存儲的信息。通過對這一概念的提煉，未來可能會發展出新的量子器件，比如擁有獨立讀寫部分的光存儲器。

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