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20毫秒!量子比特存儲時長創(chuàng)紀(jì)錄

摘要:據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)22日報道,瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)研究人員將一個量子比特存儲在一個晶體內(nèi),持續(xù)時間長達(dá)20毫秒,創(chuàng)下新世界紀(jì)錄,為開發(fā)出長距離量子通信網(wǎng)絡(luò)奠定了重要基礎(chǔ)。

 ICC訊 據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)22日報道,瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)研究人員將一個量子比特存儲在一個晶體內(nèi),持續(xù)時間長達(dá)20毫秒,創(chuàng)下新世界紀(jì)錄,為開發(fā)出長距離量子通信網(wǎng)絡(luò)奠定了重要基礎(chǔ)。

  量子通訊和量子加密技術(shù)已經(jīng)成為提高通信安全的重要基石。當(dāng)信息(量子比特,量子計(jì)算和量子信息的基本單元)通過光纖中的一個光子在兩個對話者之間傳輸時,量子理論可以確保量子比特的真實(shí)性和保密性。但建立遠(yuǎn)程量子通信系統(tǒng)存在一個主要障礙:傳輸幾百公里后,光子會丟失,信號也因此消失,為此,基于量子存儲器的“中繼器”由此而生,為使中繼器能更好地發(fā)揮作用,需要讓儲存量子信息的時間持續(xù)長一點(diǎn)。

  2015年,日內(nèi)瓦大學(xué)米凱爾·阿夫澤利烏斯領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)成功將由一個光子攜帶的量子比特在晶體(存儲器)內(nèi)儲存0.5毫秒。在此過程中,光子在消失之前可將其量子態(tài)轉(zhuǎn)移到晶體的原子上,但這一持續(xù)時長不足以構(gòu)建更大的存儲網(wǎng)絡(luò),而后者是研發(fā)遠(yuǎn)程量子通信的先決條件。

  最新研究中,在歐洲量子旗艦計(jì)劃框架內(nèi),米凱爾·阿夫澤利烏斯團(tuán)隊(duì)成功將一個量子比特存儲了20毫秒。為此,他們使用了摻有銪的晶體,這種晶體能夠先吸收光再發(fā)光。

  團(tuán)隊(duì)稱:“我們在晶體上施加了千分之一特斯拉的小磁場,并使用了動態(tài)解耦方法,包括向晶體發(fā)送強(qiáng)烈的射頻,旨在讓稀土離子脫離環(huán)境擾動,并將存儲性能提高近40倍?!?

  阿夫澤利烏斯表示:“這是基于固態(tài)系統(tǒng)(晶體)的量子存儲器的世界紀(jì)錄,在保真度略有損失的情況下,我們甚至可讓時長達(dá)到100毫秒,這是遠(yuǎn)程量子通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的重大進(jìn)展。”

  盡管如此,他們?nèi)杂胁簧賳栴}需要解決,比如進(jìn)一步延長存儲時間,在確保不失真的情況下,讓存儲持續(xù)時長超過100毫秒。此外,他們還必須設(shè)計(jì)出一次能存儲超過一個光子(使光子發(fā)生“糾纏”)的新型存儲器,“我們的目標(biāo)是開發(fā)出一個在所有這些方面都表現(xiàn)良好的系統(tǒng),并于十年內(nèi)推向市場?!?

內(nèi)容來自:科技日報
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