20毫秒!量子比特存儲時長創紀錄
據物理學家組織網22日報道,瑞士日內瓦大學研究人員將一個量子比特存儲在一個晶體內,持續時間長達20毫秒,創下新世界紀錄,為開發出長距離量子通信網絡奠定了重要基礎。
量子通訊和量子加密技術已經成為提高通信安全的重要基石。當信息(量子比特,量子計算和量子信息的基本單元)tongguoguangxianzhongdeyigeguangzizailianggeduihuazhezhijianchuanshushi,liangzililunkeyiquebaoliangzibitedezhenshixinghebaomixing。danjianliyuanchengliangzitongxinxitongcunzaiyigezhuyaozhangai:傳輸幾百公裏後,光子會丟失,信號也因此消失,為此,基於量子存儲器的“中繼器”由此而生,為使中繼器能更好地發揮作用,需要讓儲存量子信息的時間持續長一點。
2015年,日內瓦大學米凱爾·阿夫澤利烏斯領導的團隊成功將由一個光子攜帶的量子比特在晶體(存儲器)內儲存0.5毫秒。在(zai)此(ci)過(guo)程(cheng)中(zhong),光(guang)子(zi)在(zai)消(xiao)失(shi)之(zhi)前(qian)可(ke)將(jiang)其(qi)量(liang)子(zi)態(tai)轉(zhuan)移(yi)到(dao)晶(jing)體(ti)的(de)原(yuan)子(zi)上(shang),但(dan)這(zhe)一(yi)持(chi)續(xu)時(shi)長(chang)不(bu)足(zu)以(yi)構(gou)建(jian)更(geng)大(da)的(de)存(cun)儲(chu)網(wang)絡(luo),而(er)後(hou)者(zhe)是(shi)研(yan)發(fa)遠(yuan)程(cheng)量(liang)子(zi)通(tong)信(xin)的(de)先(xian)決(jue)條(tiao)件(jian)。
最新研究中,在歐洲量子旗艦計劃框架內,米凱爾·阿夫澤利烏斯團隊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光。
團隊稱:“我(wo)們(men)在(zai)晶(jing)體(ti)上(shang)施(shi)加(jia)了(le)千(qian)分(fen)之(zhi)一(yi)特(te)斯(si)拉(la)的(de)小(xiao)磁(ci)場(chang),並(bing)使(shi)用(yong)了(le)動(dong)態(tai)解(jie)耦(ou)方(fang)法(fa),包(bao)括(kuo)向(xiang)晶(jing)體(ti)發(fa)送(song)強(qiang)烈(lie)的(de)射(she)頻(pin),旨(zhi)在(zai)讓(rang)稀(xi)土(tu)離(li)子(zi)脫(tuo)離(li)環(huan)境(jing)擾(rao)動(dong),並(bing)將(jiang)存(cun)儲(chu)性(xing)能(neng)提(ti)高(gao)近(jin)40倍。”
阿夫澤利烏斯表示:“這是基於固態係統(晶體)的量子存儲器的世界紀錄,在保真度略有損失的情況下,我們甚至可讓時長達到100毫秒,這是遠程量子通信網絡領域的重大進展。”
盡管如此,他們仍有不少問題需要解決,比如進一步延長存儲時間,在確保不失真的情況下,讓存儲持續時長超過100毫秒。此外,他們還必須設計出一次能存儲超過一個光子(使光子發生“糾纏”)的新型存儲器,“我們的目標是開發出一個在所有這些方麵都表現良好的係統,並於十年內推向市場。”
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