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　　沒有方便和有效地操作量子信息的內(nèi)存系統(tǒng)，就談不上量子計算機或量子加密技術(shù)的普及。但最近華沙大學(xué)物理系的研究人員，在普及量子技術(shù)的工作方面取得了進展。他們使用極其簡單的結(jié)構(gòu)和杰出的參數(shù)，建立起一個原子內(nèi)存。

　　發(fā)綠光的即為原子內(nèi)存，能夠用來存儲通信用的量子信息

　　數(shù)年來，主要在實驗里進行的量子技術(shù)一直在緩慢的推進，并沒有真正的得到更廣泛的應(yīng)用。比如量子加密，當(dāng)前正在被軍隊和金融機構(gòu)引進。

　　由于缺乏滿足需要的內(nèi)存系統(tǒng)，處理量子信息并進行遠(yuǎn)距離發(fā)送一直都受到極大的限制。現(xiàn)在，華沙大學(xué)物理系的研究人員開發(fā)出了一個解決方案。他們基于簡單可靠的結(jié)構(gòu)，建立了一個全功能的原子內(nèi)存，含有大量的潛在應(yīng)用，包括通信。

　　“建立量子內(nèi)存最大的難度在于精確的選擇進行存儲的系統(tǒng)參數(shù)，以有效的存儲和讀取量子信息。我們還發(fā)現(xiàn)了一個創(chuàng)新的辦法，在檢測時降低噪聲，”研究組的Wojciech Wasilewski博士表示。

　　傳統(tǒng)的光纖通信使用激光發(fā)送信息，隨著距離的增加光信號會逐漸衰減。因此每隔100公里左右，就需要使用激光放大器來增加光子，把只有少量光子的弱信號轉(zhuǎn)換成包含大量光子的強信號。

　　然而在量子通信中，重要的是單個光子和它們的量子狀態(tài)。在這種情況下，信號放大器不僅要增加光子的數(shù)量，更要保留光子原始的量子狀態(tài)不受干擾。不幸的是，量 子信息無法在毫不受損的情況下復(fù)制，任何對光子的量子狀態(tài)的操作都將不可避免的影響它的初始狀態(tài)。正是量子克隆的不可能性，成為量子信息的傳輸?shù)闹卮箬滂簟?/p>

　　2001年，一組因斯布魯克大學(xué)和哈佛大學(xué)的物理學(xué)家提出了DLCZ量 子傳輸協(xié)議，該協(xié)議使長距離發(fā)送量子信息成為可能。在此協(xié)議下，當(dāng)量子信息到達每個傳輸通道的中繼點時，會在中繼點存儲一段時間，這段時間足以保證它能夠 成功的傳送到下一個節(jié)點。這個保證是通過正常的信號來確認(rèn)的。因此這個協(xié)議的關(guān)鍵就是，在足夠的時間內(nèi)存儲量子信息的量子內(nèi)存。

　　“直到現(xiàn)在，量子內(nèi)存還需要高度精密的實驗室設(shè)備和復(fù)雜的技術(shù)，從而把系統(tǒng)降溫到接近絕對零度。但我們的原子內(nèi)存設(shè)備已經(jīng)能夠在遠(yuǎn)高于絕對零度的環(huán)境下工作，這種溫度范圍則要容易維持的多，”研究組人員Radek Chrapkiewicz表示。

　　量子內(nèi)存的主要原材料是一個2.5厘米直徑10厘米長度的玻璃管，管壁上涂著銣（一種制造光電管的金屬元素），管中用惰性氣體填充。當(dāng)給玻璃管溫和的加熱 時，內(nèi)壁上的銣釋放在管內(nèi)，管內(nèi)的惰性氣體就會限制銣原子的運動從而達到降噪的目的。當(dāng)量子信息存儲在這樣的內(nèi)存中，激光束的光子就會把量子狀態(tài)“打”到 銣原子上。同時，發(fā)送另外的光子。檢測到這些光子時，即可確認(rèn)信息已經(jīng)被存儲。然后在另一次經(jīng)特別選擇的激光脈沖發(fā)送時，再把存儲在內(nèi)存中的量子信息取 出。

　　為了記錄和取出量子信息，研究人員使用了光過濾（專利申請中）的先進方法和一臺他們自行設(shè)計的攝像機。這臺攝像機能夠檢測單個光子，具備超低降噪功能和數(shù)十倍于現(xiàn)代攝像機的速度。

　　“存儲在內(nèi)存中的量子信息能夠穩(wěn)定在幾毫秒到幾十毫秒之間。你也許會問，如此短的存儲時間能有什么用？但是你要記住，在通信狀態(tài)下，毫秒級的時間已經(jīng)足夠發(fā)送幾次的量子信號給下一個中繼點了，”研究人員Michal Dabrowski表示。

　　華沙大學(xué)的研究人員通過熟練地控制量子光學(xué)現(xiàn)象，卓有成效的降低了量子信號中的噪音。而單個原子的量子內(nèi)存單元又能夠以不同的空間模式進行存儲，也就意味著更高的存儲空間。在實際量子通信應(yīng)用中，一個這樣的內(nèi)存單元能夠同時充當(dāng)數(shù)條光纖電纜的緩沖存儲。