量子比特存儲時(shí)長創(chuàng)紀(jì)錄 首次突破 20 毫秒

　　3 月 24 日消息，瑞士日內(nèi)瓦大學(xué) UNIGE 團(tuán)隊(duì)研究人員將一個(gè)量子比特存儲在一個(gè)晶體內(nèi)，成功存儲 20 毫秒，創(chuàng)下新世界紀(jì)錄，為開發(fā)出長距離量子通信網(wǎng)絡(luò)奠定了重要基礎(chǔ)。

　　▲ 用于存儲光子量子比特的晶體，由低溫箱中的激光照射，這是一種獲得低溫的儀器

　　今天，在歐洲量子旗艦計(jì)劃的框架內(nèi)，Mikael Afzelius 的團(tuán)隊(duì)通過將一個(gè)量子比特存儲 20 毫秒，成功地將人類科研水平再往前推進(jìn)一步。為此，他們使用了摻有銪的晶體，這種晶體能夠先吸收光再發(fā)光。

　　大家可能聽說過，建立遠(yuǎn)程量子通信系統(tǒng)的一個(gè)主要障礙是：光子傳輸幾百公里后會出現(xiàn)丟失，信號自然也會因此消失。為此，基于量子存儲器的“中繼器”由此而生，為使中繼器能更好地發(fā)揮作用，需要讓儲存量子信息的時(shí)間更長一點(diǎn)。

　　研究人員興奮地說，“這是一個(gè)基于固態(tài)系統(tǒng)的量子存儲器的新世界紀(jì)錄，在這種情況下它是一個(gè)晶體。我們甚至成功地達(dá)到了 100 毫秒的大關(guān)，而且保真度損失很小”。

　　UNIGE 科研人員使用了摻雜了某些稀土(本例中為銪)金屬晶體，它們能夠吸收光線然后再發(fā)光。這些晶體被保存在-273.15°C(絕對零度)的環(huán)境中，因?yàn)橐坏┏�過這個(gè)溫度 10°C，晶體的熱攪拌會破壞原子的糾纏。

　　UNIGE 應(yīng)用物理系的博士后 Antonio Ortu 解釋說，“我們在晶體上施加一個(gè)千分之一特斯拉的小磁場，并使用動(dòng)態(tài)去耦方法，其中包括向晶體發(fā)送強(qiáng)烈的無線電頻率。這些技術(shù)的效果是將稀土離子從環(huán)境的擾動(dòng)中解耦出來，并將我們迄今所知的存儲性能提高了近 40 倍”

　　這項(xiàng)研究的結(jié)果構(gòu)成了長距離量子通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一個(gè)重大進(jìn)展。此外，他們還將光子所攜帶的量子狀態(tài)的存儲帶到了人類可以估算的時(shí)間尺度。