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實現(xiàn)在冷原子氣體中存儲光

美國麻省理工學(xué)院科學(xué)家在冷原子中量子存儲和波動研究領(lǐng)域有了新突破，而這方面的技術(shù)正是設(shè)計量子信息網(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來描述。量子是一個態(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)特性進行計算、編碼和信息傳輸?shù)娜滦畔⒎绞?。其zui常見的單位是量子比特，也就是一個有二狀態(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)實際上可以在任何時間表現(xiàn)為這兩個狀態(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，每個節(jié)點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器，而每個原子系綜跟它自己發(fā)出的一個光子形成一個zui大糾纏態(tài)。在任意兩個相鄰節(jié)點之間，通過對其各自發(fā)出的光子之間做聯(lián)合貝爾測量，就可以把相鄰的兩個原子系綜糾纏起來。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光，他們在實驗中首先使該原子系綜存儲器可以得到一個光子的任意偏振態(tài)傳入，成功存儲量子比特，隨后再生出另一個具有相同偏振態(tài)的光子。這時信號只表示脈沖已被“俘獲”的事實，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)用于擴展量子網(wǎng)絡(luò)，就會成為判斷網(wǎng)絡(luò)操作是否成功的關(guān)鍵，使量子網(wǎng)絡(luò)的世界進一步清晰。
實現(xiàn)在冷原子氣體中存儲光