澳研發出迄今最高效激光量子存儲技術

澳大利亞國立大學領導的研究小組研發出了世界上迄今效率最高的激光量子存儲技術，使我們朝著研制出超快速的量子計算機和提升通信安全指數的方向又邁進了一步。相關論文發表在6月24日出版的《自然》雜志上。
　　該校物理與工程研究院激光物理中心的科學家首次通過阻斷和控制激光來操控晶體中的電子。這一系統史無前例的高效率和高精準度可使激光精妙的量子特性被存儲、操控和憶起。
　　研究主導者摩根·賀吉斯說，新技術大大減少了激光穿越過程中光子的損失，使其從單光子水平的微弱相干態調整至500個光子水平的亮態，并能將存儲效率提升至69%，而傳統的量子存儲效率一般為17%，最高不超過45%。
　　由于量子力學固有的不確定性，激光在穿越晶體過程中會遺失部分的信息，并能將存儲的信息以三維全息圖的方式即刻呈現出來。處于量子相干態時，僅能輸入30個或更少的光子。而新技術將打破量子不可克隆定理，即單量子或未知量子態不能被克隆的限制，使更多的輸入信息可被尋回，而非遺失或損壞，在實際應用中可顯著提升通信的安全指數。
　　此外，研究人員表示，激光存儲還可用于測試和詮釋基礎物理現象，例如奇異的量子糾纏現象與愛因斯坦相對論存在著怎樣的關聯。主要研究人員馬修·塞拉斯介紹說：“我們能夠在兩種晶體存儲器間實現量子糾纏。根據量子力學，無論雙方相距多遠，它們都保有特別的關聯性，讀取一個存儲器內的信息必將即刻改變另一個存儲器中所儲存的信息；而根據相對論，存儲器的移動方式將影響經過它的時間的長短。使用性能良好的量子存儲器將大大降低測量和解釋這些基礎物理效應的難度，使其變得‘平易近人’。”
　　研究小組此前曾成功地將晶體中的光束阻斷了1秒多的時間，為當時最好成績的1000倍。將光束“凍住”的時間大大延長，意味著可能據此找到實用方法，以制造出光子計算機或量子計算機所需的存儲設備。下一步研究團隊還將再接再厲，在兼顧提升存儲效率的同時，使儲存時間延長至若干小時。