德国帕德博恩大学和乌尔姆大学研究人员合作开发出首个可编程光学量子存储器

2022-10-12 08:58:48 来源：科技日报

德国帕德博恩大学和乌尔姆大学研究人员合作，开发出首个可编程光学量子存储器。新技术的工作原理类似于纠缠“装配线”，其中纠缠的光子对会按顺序创建并与存储的光子结合。该研究作为“编辑推荐”发表在最新一期《物理评论快报》杂志上。

今年，诺贝尔物理学奖颁发给在量子纠缠实验方面具有重要贡献的3名科学家。量子纠缠是指在量子力学中处于纠缠态的两个或多个粒子，即便分开很远距离，有些状态也会表现得像是一个整体。而能包含多个量子粒子的纠缠系统，在实现量子算法方面具有显著优势，这些算法有可能用于通信、数据安全或量子计算。

但以前，试图纠缠两个以上的粒子只会导致非常低效的纠缠产生。在某些情况下，如果研究人员想要将两个粒子与其他粒子联系起来，则需要漫长的等待，因为促进这种纠缠的互连仅以有限的概率起作用。这意味着一旦下一个合适的粒子到达，光子就不再是实验的一部分，因为存储量子比特状态代表了一项重大的实验挑战。

研究人员解释说：“我们现在开发了一种可编程的光学缓冲量子存储器，它可在不同的模式——存储模式、干涉模式和最终释放模式之间动态地来回切换。”

在实验装置中，一个小的量子态可被存储，直到产生另一个状态，然后两者可纠缠在一起。这使得一个大的、纠缠的量子态能够逐个粒子地“成长”。研究团队使用这种方法来纠缠4个和6个粒子，使其比以前的任何实验都更有效率，成功率分别是传统方法的9倍和35倍。

研究人员解释说：“我们的系统允许逐渐建立越来越大的纠缠态——这比以前的任何方法都更快、更可靠、更有效。对我们来说，这代表了一个里程碑，使我们离有用的量子技术的大型纠缠态的实际应用越来越近了。”新方法可与所有常见的光子对源相结合，这意味着利用该方法，其他领域科学家也能够获得帮助。(张梦然)

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