量子光学硬盘:存储时间提高100倍


 

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据科学日报报道,近日科学家们研发了一款量子硬盘原型,后者的存储时间可以提高100倍。科研小组记录的6小时存储时间是朝基于量子信息的安全的全球数据加密网络迈出的重大一步,这一网络可以用于银行交易以及个人邮件。
 

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“我们相信很快就能在全球任何两点之间分布量子信息。”研究首席作者、澳大利亚国立大学(ANU)物理学与工程研究院(RSPE)的钟满金(Manjin Zhong)这样说道。“量子状态是非常脆弱的,一般会在毫秒之内翻转。我们实现的更长存储时间具有革命化量子信息传输的潜力。”

量子信息蕴含了无法破解的加密的潜力,因为量子粒子,例如光子可以以特定方式产生以实现内在的相连。每一对纠缠粒子之间的相互作用都会影响彼此,无论它们相隔多远。

澳大利亚国立大学和新西兰奥塔哥大学的物理学家小组将量子信息存储在位于晶体内的罕见地球元素铕原子里。他们的固态技术可以作为在光纤里使用激光方法的非常有前景的替代品,后者现被用于创造大约100千米长的量子网络。

“我们(实现)的存储时间非常长,这意味着人们需要重新思考分布量子数据的最佳方法。”钟说道。“即使是以行人的速度传输我们的晶体,在特定距离内我们的方法的损失也比激光系统要更少。我们现在可以设想在单独的晶体里存储纠缠的光,然后将它们运输到网络里相距几千千米的不同部分。也就是说,我们将这些晶体当做用于量子纠缠的可携带的光学硬盘。”

利用激光在铕核自旋上写下量子状态后,研究小组将晶体放在一个固定和振荡磁场的结合体内以保存脆弱的量子信息。“这两个场隔离了铕自旋,从而防止量子信息泄露。”奥塔哥大学的杰文·兰德尔(Jevon Longdell)博士这样说道。澳大利亚国立大学的研究小组对量子光学硬盘可以实现的量子力学的基本测试感到非常兴奋。“我们从未有机会探索如此长距离的量子纠缠,”研究小组负责人、助理教授马修·塞拉斯(Matthew Sellars)这样说道。“我们应该一直努力测试理论是否与现实相吻合。也许在这个新的体制里,我们的量子力学理论也会出现意想不到的问题。”

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