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新型“光硬盘”给量子通信带来关键性突破

(ShutterStock)

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【大纪元2018年11月14日讯】(大纪元记者晨曦编译报导)近年来,科学家们在量子领域的研究收获颇丰,比如能免于骇客攻击的数据共享、真实的量子隐形传输等,量子的优势也随之得到了充分展示。

而最近,加拿大阿尔伯塔大学的物理学家发明了一种新颖的“光硬盘”,有望彻底改变量子通信。这项研究成果涵盖了一种独特的构建量子存储器的方法,能够解决该行业长期存在的扩大规模的问题。相关论文发表在近期《自然光子》(Nature Photonic)期刊上。

量子存储器是一种能够以极高保真度和高效率长期存储精密量子信息的设备,其手段是存储光子的量子态而不破坏其不稳定的量子数据,从而实现其存储能力。量子存储器通常被用作量子网络计算机的硬盘驱动器。

但是,量子存储器的数据是在光束上编码,这就造成其使用过程不仅技术复杂,而且相当耗电。而加拿大的科学家们最近开发的这项新技术有望在无需大量耗电及复杂技术的前提下,实现这种非常理想的存储能力。

“我们开发了一种新方法,能将光脉冲以单个光子的水平存储到超冷铷原子云中,然后在需要时通过照射一种‘控制’光脉冲将它们取回,”物理学助理教授、量子模拟超冷气体的加拿大研究主席Lindsay LeBlanc解释道。

另一位参与该研究的博士后研究员Erhan Saglamyurek表示,这项工作的关键之处在于取回数据的原始脉冲。“这个实验涉及使用短的光脉冲,过程中我们可以编码量子信息,将光存储在原子中,然后再取回携带相同信息的原始脉冲。”

二人均认为,这种方法非常适合需要高速运行的应用,并且可以基本解决该行业中扩大规模的问题,这是迄今为止这一新兴领域所面临的最大挑战。“例如,所需电量大大低于当前需要的电量,这些被降低的要求使其更容易在其它实验室中得以实施,”Saglamyurek补充说。

在当今时代,人们对有效存储量子数据的兴趣与日俱增,因此,这一发明拥有非常好的前景。该技术的实际应用范围涵盖了从量子光纤互联网到其它安全通信方法。

未来可能出现的量子网络(如量子中继器)甚至被建议作为超过200公里限制的长距离量子通信的解决方案。此外,对于研究诸如纠缠的量子效应如何在不同性质的物理系统之间转移等课题,量子记忆也被认为是关键因素。◇

责任编辑:朱涵儒

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2018-11-14 9:15 PM
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