科技日报北京10月11日电 (记者张梦然)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。

【总编辑圈点】

因为今年的诺贝尔物理学奖,量子纠缠的概念也在普通公众中火了一把。这种幽灵般的超距作用,不仅可以被观察到,也可以被制备出来。量子信息研究兴起以来,实现多粒子量子纠缠一直是量子物理实验研究的追求之一。此前,中国科学家在这方面也取得了许多成绩。本文介绍了一种实验装置,可以相对快速地“生长”出纠缠的量子,形成多个量子的纠缠态。实现更大的量子纠缠,能为将来稳定地保存、传输和操纵量子,实现量子计算和量子通信打牢基础。 【编辑:邵婉云】

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