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一項新的實驗將古老的量子糾纏技巧——粒子之間奇異的超光速通訊——與更新的技術——使光完全停止——連線起來。研究人員在《自然》雜誌上報告說,他們已成功地將一對糾纏態光子傳送到超冷原子雲的不同角落,在那裡短暫儲存,然後將它們送回各自的路徑,而沒有完全破壞過程中的量子連結。
儘管兩個儲存點之間僅一毫米的距離非常小,但該小組表示,這項演示為糾纏兩個不同的原子雲並使用量子隱形傳態將粒子的量子態從一個雲閃現到另一個雲打開了大門。 原則上,這樣的雲可以串聯數千英里,形成一個量子通訊網格,能夠傳送從海岸到海岸的潛在牢不可破的編碼訊息。
光停止技巧最早由哈佛大學物理學家Lene Hau和她的研究小組在2001年演示。 為了實現這一目標,研究人員將一束光脈衝發射到冷卻到接近絕對零度(即華氏-459.67度,或攝氏-273.15度)的原子雲中,並用稱為控制光束的連續雷射束照射它。 脈衝在雲內部急劇減速,當控制光束關閉時,脈衝作為原子的量子態凍結。 當光束再次開啟時,光脈衝重新形成並繼續前進。
在新的實驗中,由帕薩迪納市加州理工學院的H. Jeff Kimble領導的物理學家使用稱為分束器的半反射表面將單個光子分裂成一種糾纏對。 透過切換控制光束,他們將這兩種狀態儲存在相距一毫米的銫原子雲中,該原子雲冷卻到絕對零度以上百萬分之一百二十五度(0開爾文)的溫度。 當他們將這對光子轉換回光時,仍然保留了原始糾纏的20%。
該方法的效率仍然很低,但它改進了先前儲存糾纏的嘗試,這些嘗試有時會切斷量子連結,這將阻礙在實驗室外設計更大的量子通訊網路的嘗試,加州理工學院物理學博士候選人、研究作者Kyung Soo Choi說。 “如果我們每次按下按鈕都能產生糾纏,我們就可以將糾纏擴充套件到更大的規模。”
哈佛大學的Hau在一篇隨附的社論中寫道,這是否會發生尚不清楚。 但她補充說,在量子力學誕生一個世紀後,“它提供的可能性繼續讓我們感到困惑。”