廉价镜头可以彻底改变量子网络

 作者:公冶裟     |      日期:2017-12-12 01:42:36
科林巴拉斯(图片来源:Tey Meng Khoon和Syed Abdullah Aljunid)作为繁琐的工作,单个原子与单个光子相撞必定是最困难的原因之一但是,执行该精确任务对于操作许多原型量子通信方法至关重要,包括量子网络和使用“远距离的怪异行动”发送数据新加坡和德国的物理学家表示,现在使用像CD播放机中使用的廉价镜头在光和物质之间传输数据的技术可以降低这些系统的成本通过将数据编码为光子的量子特征,量子通信在理论上提供了牢不可破的安全性连接两台以上计算机的第一个量子网络于2004年在马萨诸塞州剑桥市开始运作它跨越了BBN Technologies和哈佛大学公司办公室之间10公里信息通过网络的光纤传输,具有单光子的量子特性当它们到达网络节点时,必须使光子将其信息传输到固体原子 - 要么通过另一个光子传递数据,要么用作“量子逻辑门”来执行计算然而,用更小的光子可靠地击中微小的单个原子是困难的目前,物理学家将个别原子放置在像镜子大厅一样的微小陷阱中进入陷阱的光子无法逃脱,并且在最终与原子碰撞之前可能在墙壁之间反弹一百万次新加坡国立大学的Christian Kurtsiefer表示,虽然这种方法很有效,但它们只能在世界各地的少数几个专门配备的实验室中制作 “制造它们真的很难,”他说这和高昂的生产价格限制了量子网络技术的发展但情况可能很快就会改变 Kurtsiefer的研究团队与新加坡材料研究与工程研究所和慕尼黑工业大学的同事合作,发现了一种更简单的方法来鼓励光和物质相互作用在真空室中,他们使用光学镊子将金属铷的各个原子聚集到不超过几十纳米的区域微小陷阱设置在两个非球面透镜之间,类似于CD播放器中使用的透镜镜头让物理学家将一束信息丰富的光子聚焦到铷原子握笔上方的一个点上在这种排列下,原子与大约10%的光子碰撞,尽管铷原子只是纳米宽度的一小部分 - 远小于聚焦数据光束的宽度通过选择适合金属原子的数据携带光子的波长来实现高碰撞率 Kurtsiefer说,您可以将原子视为像天线那样被调谐以检测来自数据光束的信号他说,使用质量更好的镜片,应该可以将10%的数字提高到接近100%的水平,为目前使用的昂贵腔体提供低成本替代品他说,这可以加速量子网络的发展期刊参考:自然物理学(DOI: