量子物理学的里程碑：把光存进“手提箱”

信息的存储和传输是任何计较体系的根基构成部门，量子计较体系也不破例，光量子信息的受控哄骗、存储和读取，对付量子通讯和计较的成长至关重要。

假如我们要从量子通讯和计较的速率和安详性中获益，那么我们就必要弄清晰怎样将量子数据转移。

现有的要领是：行使光来存储数据作为粒子状态图，操作光学量子存储器存储和传输光。然而，对付量子通讯，光不是很轻易被“捕捉”的，用光来传输数据是不受节制的，凡是光会丢失。

德国美因茨大学的物理学家Patrick Windpassinger传授办理了这一困难，他们回收电磁诱导透明（EIT）技能技能，乐成地演示了操作冷87Rb原子，实现了在1.2mm间隔（大于存储介质尺寸的间隔）上存储光的主动受控传输，用光学传送带将包括暗态极化子（DSP）的整个荟萃传送几毫米，最后将光脉冲从头读取出来。他们已经证明，受控的运输进程及其动力学对存储的光的性子影响很小。研究职员行使冷87Rb原子作为光的存储介质，以实现高程度的存储服从和长命命。这一成就将为将来量子计较机和量子通讯奠基基本。

该成就以”Controlled Transport of Stored Light”题，颁发在Physical Review Letters。

Patrick Windpassinger说：“我们把光放在手提箱里储存，只是我们的箱子是由一团冷原子云组成的。我们把这个手提箱移了一小段间隔，然后又把光拿出来。这不只对物理学很是故意思，对量子通讯也很风趣，由于光不是很轻易被‘捕捉’的，假如你想以可控的方法将其传输到其他处所，它凡是会丢失。”

图源：Veer

这项事变操作了电磁感到透明（EIT）技能，在这种技能中，原子可以作为存储装备来捕捉和映射光脉冲。入射光脉冲被捕捉并干系映射，以产保留储介质的集团引发，形成强耦合的光-物质准粒子，即暗态极化子（DSPs）。因为这一进程是可逆的，行使节制光束可以打开和封锁存储介质的透明度，从而从介质中存储和读取光。

图1 铷-87原子低温真空预冷尝试

图源：Windpassinger group

搭建如图2所示的尝试体系，通过激光照射在磁光阱（MOT）中的冷87Rb原子，并通过两束反向撒播的810nm圆偏振光，把它们转移到一个赤色失谐的光学晶格中。强耦合凡是必要光束的细密聚焦，但有限的瑞利范畴会导致耦合间隔短，以是回收在准一维波导中（或四面）捕捉纵向延长的原子样品来停止，如空芯光子晶体光纤（HC-PCF）。沿着晶格轴宽度为1.2mm的俘获原子系综，可以通过彼此去谐晶格束之间的频率而传输到HC-PCF中。探测光束（Ωp）和节制光束（Ωc）在分色镜处与晶格光束重叠，全部光束都细心地耦合到HC-PCF的基模上。

图2 尝试体系搭建测试

图源：PHYSICAL REVIEW LETTERS 125, 150501 (2020) Fig.1

尝试功效获得最大存储服从为11%（存储时刻T=5 μs时），与其他基于光纤的体系相等；存储寿命为3.1ms，比其他基于HC-PCF的体系陈诉的寿命大3个数目级。因为调查到的存储寿命大于我们凡是必要将原子样品输送到比样品尺寸自己更大的间隔的时刻，它们足以证明传输存储光的观念。

除了高服从、长命命的存储之外，对付量子通讯收集和漫衍式量子计较而言，量子信息在空间疏散的位置之间的传输是至关重要的上风。

该团队的下一步方针是全力进步其体系的存储手段，并进步其可运行的间隔。这一成就可以扩展到“真正的”量子影象规模，将提出的观念扩展到更长的传输间隔，增进存储部门的数目，这将应承开拓新的量子装备，譬喻具有独立读写部门的光跑道存储器，这在将来是也许的。

（编辑：湖南网）

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