一種可批次生產的、蘑菇狀的玻璃部件可能正是開發未來技術的理想選擇,這些技術可以利用量子怪異現象。研究人員已經設法透過將原子接觸到這種蘑菇狀結構來控制光流,這表明這些裝置可以作為量子網路的節點,在量子網路中,資訊在原子和光之間進行交換。
基於量子奇異性的方案有望最終發展出極其強大的計算機或加密系統,前提是研究人員找到操縱物質和光纖細量子態的最佳方法。一種方法是構建一個網路,該網路將資訊儲存在原子的長壽命狀態中,這些原子將充當網路中的節點,並透過在節點之間傳遞光來操縱資訊。因此,研究人員面臨的挑戰是如何讓原子和光相互“交談”,以便能夠輕鬆擴充套件到數百甚至數千個節點。一種將原子連線到光子的傳統方法是在兩面鏡牆之間反射光,並將原子放入其中,但這些微腔難以改進和批次生產。
加州理工學院的克里·瓦哈拉和傑夫·金布林以及他們的同事選擇使用一個直徑40微米的二氧化矽(玻璃)環,該環位於相同材料的基座上,他們使用標準光刻技術在矽微晶片上蝕刻了該環。該小組將光纖逐漸變細,使其在中間變窄,並將收縮部分放置在環旁邊。當特定頻率的光線照射到光纖中時,光線從收縮部分洩漏到環中,在那裡迴圈,像腔體中的光一樣共振。然後,研究人員將一團超冷銫原子滴到該結構上。團隊成員巴拉克·達揚解釋說,附近的銫原子應該與環的電場相互作用,在這種情況下改變其共振頻率,從而使光線無法再透過它。相反,光線應該繼續沿著光纖傳播,這是該小組在10月12日《自然》雜誌上觀察到的結果。達揚說,下一步將是精確定位環附近的原子。
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密歇根大學的實驗物理學家克里斯托弗·門羅說,環形結構的可擴充套件性應該使其成為其他量子資訊測試平臺的有用補充。“您可以輕鬆地以完全相同的方式製造出10,000個這樣的結構,”他說。“這正是量子資訊的全部意義所在——可擴充套件性。”