可量產的微型量子存儲元件制成

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大小只有幾毫米的玻璃室中充滿了銣原子。圖片來源：巴塞爾大學

科技日報北京1月21日電 （記者張夢然）像傳統網絡一樣，未來的量子網絡也需要存儲元件。瑞士巴塞爾大學研究人員在一個微小的玻璃室中建立了一個基于原子的量子存儲元件。未來，這樣的量子存儲器可在晶圓上大規模生產，有望為實現大規模產業化鋪路。研究成果刊發于最新一期《物理評論快報》。

光子特別適合傳輸量子信息。光子可用于通過光纜向衛星或量子存儲元件發送量子信息。但光子的量子力學狀態必須是盡可能精確地存儲，并經過一定時間后再轉換回光子。

兩年前，巴塞爾大學研究人員證明，使用玻璃室中的銣原子可很好地完成工作。但該玻璃室是手工制作的，有幾厘米大小。要適合日常使用，玻璃室須做得更小，并且適合量產。

研究人員探索出一些新方法，以獲得只有幾毫米大小的玻璃室。為了擁有足夠數量的銣原子進行量子存儲，他們將玻璃室加熱到100℃以增加蒸氣壓。

他們還將原子暴露在1特斯拉的磁場中（比地球磁場強10000倍以上）。這改變了原子能級，從而促進了使用額外激光束對光子的量子存儲。這種方法允許研究人員將光子存儲約100納秒，自由光子在這段時間里能傳播30米。

通過這種方式，研究人員首次為光子構建了一個微型量子存儲器，可在單個晶圓上并行生產約1000個副本。

研究人員希望不久的將來能在微型玻璃室中存儲單個光子。此外，玻璃室仍然需要優化，以便在保持其量子態的同時盡可能長時間地存儲光子。

信息存儲是現代信息技術的一個核心環節。隨著人類歷史的發展，信息存儲的介質也在不斷變化。現在已經很難想象生活中如果沒有互聯網或手機網絡會怎樣。未來，網絡或將使用量子技術，這些技術將使用量子密碼學實現信息的防竊聽傳輸，并使量子計算機互聯成為可能。但即使是量子網絡，也需要信息存儲元件。此次科學家們就開發出這樣一種存儲元件，并因其可量產的特性，開創了業內先河。