光腔中的原子可能将是创建量子互联网的基础

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#111723#（文章起源：科技讲演与资讯）
加州理工学院的工程师研讨发明，光腔中的原子可能是创立量子互联网的基本。他们的研讨结果于3月30日宣布在《Nature》杂志上。
量子收集通过以量子级别而不是经典级别运转的体系衔接量子盘算机。从实践上讲，通过应用量子力学的特别特征（包含叠加），量子盘算机有一天将可能比传统盘算机更快地履行某些功效，这使得量子位能够同时将信息存储为1和0。
与传统盘算机一样，工程师盼望可能衔接多台量子盘算机以同享数据并一同任务，创立“量子互联网”。这将翻开多个利用顺序的大门，包含处理太大而没法由单个量子盘算机处置的盘算，以及应用量子暗码树立的保险通讯。
为了畸形运转，量子收集须要可能在两点之间传输信息，而不会转变传输信息的量子特征。以后的一种模子是如许任务的：单个原子或离子充任量子位，通过一个量子位来存储信息（假如它存在诸如自旋之类的量子特征）。为了读取该信息并将其传输到其余处所，原子被光脉冲激起，使其收回光子，该光子的自旋与原子的自旋胶葛在一同。而后，光子能够通过光纤电缆远间隔传输与原子胶葛的信息。
但要在现实中实现以上进程是比拟艰苦的。要害在于寻觅能够把持和丈量的原子，而且请求该原子对引发偏差或退相关的磁场或电场稳定不太敏感，这长短常存在挑衅性的。

论文的第一作者乔恩·金德姆（Jon Kindem ）说：“与光有很好彼此感化的固态发射体常常成为退相关的就义品；也就是说，它们结束以量子工程远景中有效的方法存储信息同时，稀土元素的原子（存在使元素可用作量子位的特征）常常与光的彼此感化较弱。”
为懂得决这一困难，由加州理工学院利用物理学和电气工程学教学安德烈·法拉翁（Andrei Faraon）引导的研讨职员构建了一个纳米光子腔，该腔的长度约为10微米，存在周期性的纳米图案，由一块水晶雕琢而成。而后，他们在光束核心发明了稀土镱离子。光学腔使他们能够屡次在光束之间往返反射光，直到终究被离子接收为止。
在《Nature》杂志上，研讨小组标明，腔转变了离子的情况，因而，每当离子发射光子时，光子保存在腔中的时光就超越了99％，迷信家能够在那边无效地搜集和检测该光子，从而丈量离子的状况。这致使离子发射光子的速度增添，从而进步了体系的团体效力。
别的，镱离子可能自旋地存储信息30毫秒。在这个时光内，光传输信息的间隔很远，乃至能够穿梭美洲大陆。利用物理学和电气工程学教学法劳恩说：“这是一种稀土离子，它接收和发射光子的方法与咱们创立量子收集所需的方法完整雷同。这能够构成量子互联网的主干技巧。”
现在，该团队的重点是创立量子收集的构建块。接上去，他们盼望扩展试验范围，并现实衔接两个量子位，Faraon说。   （fqj）
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