上圖所示，量子網絡的示意圖，單個光子在網絡節點之間傳輸量子信息，它們存儲在原子氣體中。圖片來源：巴塞爾大學物理系
來自巴塞爾大學的物理學家開發了一種存儲光子的存儲器。這些量子粒子以光的速度傳播，因此適合高速數據傳輸。研究人員能夠把它們儲存在原子蒸氣中，然後在不改變量子力學性質的情況下再把它們讀出。這種存儲技術簡單快速，可以在未來的量子因特網中找到應用。《物理評論快報》發表了這一研究結果。
即使在今天，電信網絡中的快速數據傳輸也使用短光脈衝。超寬帶技術使用光纖鏈路，通過它可以以光的速度傳輸信息。在接收端，所傳送的信息必須快速存儲且無錯誤，以便在計算機上以電子方式進行進一步處理。為了避免傳輸誤差，每一比特的信息都被編碼在相對強的光脈衝中，而每個脈衝至少包含幾百個光子。
幾年來，世界各地的研究人員一直致力於用單光子操作這樣的網絡。每一個光子編碼一個比特不僅非常有效，而且還允許基於量子物理定律的全新的信息處理形式。這些定律允許單個光子不僅編碼經典比特的0或1狀態，而且同時編碼兩種狀態的疊加。這種量子比特是量子信息處理的基礎，可以使無條件安全通信和把實現超高速量子計算機成為可能。從量子存儲器中存儲和檢索單個光子的能力是這些技術的一個關鍵因素，這是人們正在深入研究的。
一個由教授Philipp Treutlein和來自巴塞爾大學的Richard Warburton領導的物理學家研究團隊已經開發了一個特別簡單和快速的量子存儲器，在銣原子氣體存儲光子。用激光控制存儲和檢索過程。所使用的技術不需要冷卻裝置或複雜的真空設備，並且可以在高度緊湊的安裝中實現。研究人員還能夠驗證該存儲器的噪聲水平非常低，適合單光子。
“這一個簡單的設置的相結合，具有高帶寬、低噪聲水平，在量子網絡的應用前景是被非常看好的，”Janik Wolters說，他是這項研究的第一作者。這種量子網絡技術的研究是量子科學與技術國家中心(NCCR QSIT)的研究目標之一，並且是歐盟研究與創新框架計劃資助了這個研究歐盟框架計劃。在未來，量子網絡將實現無條件安全通信、不同量子計算機的聯網以及複雜物理、化學和生物系統的模擬等應用。
來源：https://phys.org/news/2017-09-high-speed-quantum-memory-photons.html
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