量子比特存储时长创纪录 首次突破 20 毫秒

　　3 月 24 日消息，瑞士日内瓦大学 UNIGE 团队研究人员将一个量子比特存储在一个晶体内，成功存储 20 毫秒，创下新世界纪录，为开发出长距离量子通信网络奠定了重要基础。

　　▲ 用于存储光子量子比特的晶体，由低温箱中的激光照射，这是一种获得低温的仪器

　　今天，在欧洲量子旗舰计划的框架内，Mikael Afzelius 的团队通过将一个量子比特存储 20 毫秒，成功地将人类科研水平再往前推进一步。为此，他们使用了掺有铕的晶体，这种晶体能够先吸收光再发光。

　　大家可能听说过，建立远程量子通信系统的一个主要障碍是：光子传输几百公里后会出现丢失，信号自然也会因此消失。为此，基于量子存储器的“中继器”由此而生，为使中继器能更好地发挥作用，需要让储存量子信息的时间更长一点。

　　研究人员兴奋地说，“这是一个基于固态系统的量子存储器的新世界纪录，在这种情况下它是一个晶体。我们甚至成功地达到了 100 毫秒的大关，而且保真度损失很小”。

　　UNIGE 科研人员使用了掺杂了某些稀土(本例中为铕)金属晶体，它们能够吸收光线然后再发光。这些晶体被保存在-273.15°C(绝对零度)的环境中，因为一旦超过这个温度 10°C，晶体的热搅拌会破坏原子的纠缠。

　　UNIGE 应用物理系的博士后 Antonio Ortu 解释说，“我们在晶体上施加一个千分之一特斯拉的小磁场，并使用动态去耦方法，其中包括向晶体发送强烈的无线电频率。这些技术的效果是将稀土离子从环境的扰动中解耦出来，并将我们迄今所知的存储性能提高了近 40 倍”

　　这项研究的结果构成了长距离量子通信网络发展的一个重大进展。此外，他们还将光子所携带的量子状态的存储带到了人类可以估算的时间尺度。