向未來廣域量子通信網路的最終實現又邁出重要一步
引自科學網
據美國《每日科學》網站報導，美國麻省理工學院科學家在冷原子中量子存儲和波動研究領域有了新突破，而這方面的技術正是設計量子資訊網路的關鍵，這使研究向未來廣域量子通信網路的最終實現又邁出重要一步。相關論文發表於近期出版的《物理評論快報》（PRL）。
量子網路的世界難以用三言兩語來描述。量子是一個態，而不是具體的物理量，在量子力學中，量子資訊是關於量子系統“狀態”所帶有的物理資訊，是通過量子系統的各種相關特性進行計算、編碼和資訊傳輸的全新資訊方式。其最常見的單位是量子比特，也就是一個有二狀態的量子系統。然而不同於經典數位狀態，二狀態量子系統實際上可以在任何時間表現為這兩個狀態的疊加態。
在這種基礎上建立的量子網路，其量子態存儲設備與量子資訊處理設備是緊密相連的。量子網路中，每個節點由磁光阱製備的冷原子系綜組成，這些原子系綜就是量子記憶體，而每個原子系綜跟它自己發出的一個光子形成一個最大糾纏態。在任意兩個相鄰節點之間，通過對其各自發出的光子之間做聯合貝爾測量，就可以把相鄰的兩個原子系綜糾纏起來。這也就是量子網路中量子中繼器的原理。
而今麻省理工學院的科學家已明確了如何在冷原子氣體中成功存儲光，他們在實驗中首先使該原子系綜記憶體可以得到一個光子的任意偏振態傳入，成功存儲量子比特，隨後再生出另一個具有相同偏振態的光子。這時信號只表示脈衝已被“俘獲”的事實，而非偏振態細節，量子資訊因此得以安全保存。
研究人員表示，其成果可用於製造量子中繼器，並最終效力於量子網路的構建。而這種潛力一旦應用於擴展量子網路，就會成為判斷網路操作是否成功的關鍵，使量子網路的世界進一步清晰。
《物理評論快報PRL》發表論文摘要
Phys. Rev. Lett. 103, 043601 (2009) [4 pages]
Heralded Single-Magnon Quantum Memory for Photon Polarization States
Haruka Tanji,1,2 Saikat Ghosh,2 Jonathan Simon,1,2 Benjamin Bloom,2 and Vladan Vuletić2
1Department of Physics, Harvard University, Cambridge, Massachusetts 02138, USA
2Department of Physics, MIT-Harvard Center for Ultracold Atoms, and Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA
美國《每日科學Science Daily》網站報導原文
Key To Designing Quantum Information Networks: Quantum Memory And Turbulence In Ultra-cold Atoms
ScienceDaily (July 28, 2009) — Scientists at MIT have figured out a key step toward the design of quantum information networks. The results are reported in the July 20th issue of Physical Review Letters and highlighted in APS's online journal Physics.
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