▲艺术家笔下的全球量子网络传输。
近日，德国马克斯·普朗克量子光学研究所（MPQ）的Gerhard Rempe教授领导的量子动力学部门的科学家们取得了一个重大突破：他们演示了光子量子比特在单个原子（在光学共振器中捕获）上的长期存储。被存储的量子比特的相干时间超过了100毫秒，这与创建一个量子网络的要求相匹配。Rempe教授说:“我们的相干时间比目前的先进技术水平提高了两个数量级。”
光是携带量子信息的理想载体，但由于损耗的存在，长距离传输低效且不可靠。量子信息在网络终端节点之间的直接传输则可以防止量子比特的丢失。
早在2011年，Rempe教授的团队就成功展示了一种将光子量子比特存储在单个原子上的技术，但其存储时间限制在了几百微秒内。该团队的博士研究生Stefan Langenfeld解释道：“存储量子比特的主要问题是移相，量子比特的特征是原子态波函数相对相位的相干叠加。不幸的是，在实际的实验中，由于与波动的周围磁场的相互作用，这种相位关系会随着时间的推移而丢失。”
在这项最新的研究中，科学家们采取了新措施来抵消这些波动的影响。一旦信息从光子转移到原子，一个原子态的粒子就被相干转移到另一个状态。这是通过一对激光光束诱导拉曼跃迁来完成的。在这种新的配置中，存储的量子比特对磁场波动的敏感度降低了500倍。
研究人员Matthias K?rber说：“这项新技术使我们能够将存储的量子比特的特性保持超过100毫秒。尽管要实现在预期的全球量子网络内进行安全可靠的量子信息传输仍需大量的研究，但量子比特的长期存储是关键技术之一，我们相信，在实现这一梦想的道路上，我们又前进了一大步。”
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