上图所示，量子网络的示意图，单个光子在网络节点之间传输量子信息，它们存储在原子气体中。图片来源：巴塞尔大学物理系
来自巴塞尔大学的物理学家开发了一种存储光子的存储器。这些量子粒子以光的速度传播，因此适合高速数据传输。研究人员能够把它们储存在原子蒸气中，然后在不改变量子力学性质的情况下再把它们读出。这种存储技术简单快速，可以在未来的量子因特网中找到应用。《物理评论快报》发表了这一研究结果。
即使在今天，电信网络中的快速数据传输也使用短光脉冲。超宽带技术使用光纤链路，通过它可以以光的速度传输信息。在接收端，所传送的信息必须快速存储且无错误，以便在计算机上以电子方式进行进一步处理。为了避免传输误差，每一比特的信息都被编码在相对强的光脉冲中，而每个脉冲至少包含几百个光子。
几年来，世界各地的研究人员一直致力于用单光子操作这样的网络。每一个光子编码一个比特不仅非常有效，而且还允许基于量子物理定律的全新的信息处理形式。这些定律允许单个光子不仅编码经典比特的0或1状态，而且同时编码两种状态的叠加。这种量子比特是量子信息处理的基础，可以使无条件安全通信和把实现超高速量子计算机成为可能。从量子存储器中存储和检索单个光子的能力是这些技术的一个关键因素，这是人们正在深入研究的。
一个由教授Philipp Treutlein和来自巴塞尔大学的Richard Warburton领导的物理学家研究团队已经开发了一个特别简单和快速的量子存储器，在铷原子气体存储光子。用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安装中实现。研究人员还能够验证该存储器的噪声水平非常低，适合单光子。
“这一个简单的设置的相结合，具有高带宽、低噪声水平，在量子网络的应用前景是被非常看好的，”Janik Wolters说，他是这项研究的第一作者。这种量子网络技术的研究是量子科学与技术国家中心(NCCR QSIT)的研究目标之一，并且是欧盟研究与创新框架计划资助了这个研究欧盟框架计划。在未来，量子网络将实现无条件安全通信、不同量子计算机的联网以及复杂物理、化学和生物系统的模拟等应用。
来源：https://phys.org/news/2017-09-high-speed-quantum-memory-photons.html
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