安全量子的存儲破紀錄效率

【博科園-科學科普（如有疑問及相關問題請評論區留言，「博科園」會挑選問題給予回復解答）】在巴黎實驗室的研究人員已經突破了量子記憶性能的一個關鍵障礙。他們的工作使量子比特的第一個安全存儲和檢索成為可能。LKB的物理學家將光學量子存儲的效率提高了一倍多——從30%到接近70%——使存儲和檢索成為可能。量子記憶對未來的量子網路至關重要。同步量子比特的能力在長距離量子通信協議或計算演算法中有應用。由於效率超過50%，量子存儲現在支持協議安全。該研究的主要作者、博士後黃昆博士說：實現的效率可以提高量子網路的可擴展性，同時也為提高效率發揮關鍵作用的高級任務鋪平了道路，比如在認證協議或不可預測的量子貨幣方面，這個裝置現在可以成為量子網路許多具有挑戰性的研究的核心。

量子存儲器對於飛行光學量子位是量子信息中廣泛應用的關鍵因素。利用一組超長的超舊原子，巴黎實驗室的研究人員報告了近70%的效率，這是量子網路安全存儲的一個突破。圖片版權： LKB

近年來量子存儲器已在各種材料中實現，如離子、晶體和冷原子，使信息載體(通常是光子)和物理介質之間的相互作用得以控制。然而到目前為止，還沒有任何內存能夠存儲和檢索到一個成功率超過30%的qubit。在1月25日的《自然通訊》(Nature Communications)在線版上，索邦大學(Sorbonne University)和中國國家廣播公司(CNRS)旗下的LKB教授Julien Laurat和他的團隊報告說，他們存儲的光學量子比特的效率達到了70%，而對輸入的精確度保持在99%以上。

前博士研究生Pierre vernazg - gris說：選擇了一些關鍵元素，並首次將它們組合在一起，這項工作是實現光量子存儲和讀出的最高效率的關鍵。該實驗涉及將光子量子比特轉換成激光冷卻的銫原子的原子激發。通過電磁誘導的透明協議，控制激光束使介質的透明度降低，從而降低了攜帶信息的衝擊信號。當信號被包含在集成電路中並且控制光束被關閉時，信息被轉換成原子的集體激勵，這些原子被儲存起來，直到控制光束再次打開。

這一技術在LKB上被掌握，在前幾年已經被用於量子記憶實驗，但是這個過程的效率很大程度上取決於參與交互的原子的數量。因此Laurat的團隊準備了一種非常細長的超級原子云(幾乎3厘米長)，這使得高效存儲成為可能。這一突破是在研究團隊能夠對壓縮的原子云進行空間多路復用的時候出現的。除了高信噪比之外，LKB還能同時獲得有效存儲和空間復用。這一演示遵循了Laurat的團隊近年來所做的其他工作，包括實現多自由度量子存儲器或在光纖中首次停止光的演示。

知識：科學無國界，博科園-科學科普

參考：Nature Communications

內容：經「博科園」判定符合今主流科學

來自：Universite P. et M. Curie

編譯：光量子

審校：博科園

解答：本文知識疑問可於評論區留言

傳播：博科園

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