光子的高速量子记忆

巴塞尔大学的物理学家开发出了一种可以存储光子的记忆体。这些量子粒子以光速传播,因此适合于高速数据传输。研究人员能够将它们存储在原子蒸气中,然后再将它们读出来,而不会过多地改变它们的量子力学性质。这种存储器技术简单快速,可以在未来的量子互联网中找到应用。“物理评论快报”杂志发表了结果。

即使在今天,电信网络中的快速数据传输也采用短光脉冲。超宽带技术使用光纤链路,通过光纤链路可以以光速传输信息。在接收方端,传输的信息必须快速存储且没有错误,以便可以在计算机上进一步电子处理。为了避免传输错误,每个信息位以相对较强的光脉冲编码,每个光脉冲包含至少几百个光子。

几年来,全世界的研究人员一直致力于用单光子操作这种网络。每个光子编码一位不仅非常有效,而且还允许基于量子物理定律的全新形式的信息处理。这些定律允许单个光子不仅编码经典位的状态0或1,而且还编码两个状态的叠加。这种量子比特是量子信息处理的基础,可以在未来实现无条件安全通信和超快速量子计算机。从量子存储器存储和检索单光子的能力是这些技术的关键要素,这是深入研究的。

简单快捷

由巴塞尔大学的教授Philipp Treutlein和Richard Warburton领导的物理学家团队现已开发出一种特别简单快速的量子记忆,可将光子存储在铷原子气体中。激光控制存储和检索过程。所使用的技术不需要冷却装置或复杂的真空设备,并且可以在高度紧凑的设置中实施。研究人员还能够验证存储器的噪声水平非常低,适用于单光子。

离量子互联网更近了一步

“简单设置,高带宽和低噪声水平的结合对于量子网络的未来应用非常有前景,”该研究的第一作者Janik Wolters说。这种量子网络的发展是国家量子科学与技术能力中心(NCCR QSIT)以及为本研究提供资金的欧盟研究与创新框架计划的目标之一。在未来,量子网络可能导致无条件安全的通信,不同量子计算机的网络以及复杂的物理,化学和生物系统的模拟。