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實(shí)現(xiàn)在冷原子氣體中存儲(chǔ)光

美國(guó)麻省理工學(xué)院科學(xué)家在冷原子中量子存儲(chǔ)和波動(dòng)研究領(lǐng)域有了新突破，而這方面的技術(shù)正是設(shè)計(jì)量子信息網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵，這使研究向未來廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)的zui終實(shí)現(xiàn)又邁出重要一步。 
量子網(wǎng)絡(luò)的世界難以用三言兩語(yǔ)來描述。量子是一個(gè)態(tài)，而不是具體的物理量，在量子力學(xué)中，量子信息是關(guān)于量子系統(tǒng)“狀態(tài)”所帶有的物理信息，是通過量子系統(tǒng)的各種相關(guān)特性進(jìn)行計(jì)算、編碼和信息傳輸?shù)娜滦畔⒎绞健Ｆ鋤ui常見的單位是量子比特，也就是一個(gè)有二狀態(tài)的量子系統(tǒng)。然而不同于經(jīng)典數(shù)位狀態(tài)，二狀態(tài)量子系統(tǒng)實(shí)際上可以在任何時(shí)間表現(xiàn)為這兩個(gè)狀態(tài)的疊加態(tài)。
 
在這種基礎(chǔ)上建立的量子網(wǎng)絡(luò)，其量子態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備與量子信息處理設(shè)備是緊密相連的。量子網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)由磁光阱制備的冷原子系綜組成，這些原子系綜就是量子存儲(chǔ)器，而每個(gè)原子系綜跟它自己發(fā)出的一個(gè)光子形成一個(gè)zui大糾纏態(tài)。在任意兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)之間，通過對(duì)其各自發(fā)出的光子之間做聯(lián)合貝爾測(cè)量，就可以把相鄰的兩個(gè)原子系綜糾纏起來。這也就是量子網(wǎng)絡(luò)中量子中繼器的原理。
 
而今麻省理工學(xué)院的科學(xué)家已明確了如何在冷原子氣體中成功存儲(chǔ)光，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中首先使該原子系綜存儲(chǔ)器可以得到一個(gè)光子的任意偏振態(tài)傳入，成功存儲(chǔ)量子比特，隨后再生出另一個(gè)具有相同偏振態(tài)的光子。這時(shí)信號(hào)只表示脈沖已被“俘獲”的事實(shí)，而非偏振態(tài)細(xì)節(jié)，量子信息因此得以安全保存。
 
研究人員表示，其成果可用于量子中繼器，并zui終效力于量子網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。而這種潛力一旦應(yīng)用于擴(kuò)展量子網(wǎng)絡(luò)，就會(huì)成為判斷網(wǎng)絡(luò)操作是否成功的關(guān)鍵，使量子網(wǎng)絡(luò)的世界進(jìn)一步清晰。
實(shí)現(xiàn)在冷原子氣體中存儲(chǔ)光