科学家发明全息原子存储器按需产生大光子群

华沙大学物理系的物理学家发明者并生产的全息原子存储器是第一种需要以每组数十个或以上的数目来按须要产生单光子的器件。这个早已顺利地经过实践证明的器件，解决了在结构某些类型的量子计算机时所遇上的显然障碍之一。

几乎安全性的高速量子通信，甚至是量子计算机的模型是波兰华沙大学物理系（UWPhysics）最近生产的新型单光子源的有可能应用于之一。这种新的器件的一个前所未有的特点是，它第一次使我们需要按须要产生准确掌控的光子群。“与现有的解决方案和点子比起，我们的器件效率更高，并可以展开更加大规模的构建。

在功能上，我们甚至可以指出它是第一个小的工作在单光子下的等效‘集成电路’，”华沙大学物理系的WojciechWasilewski博士说道，他是公开发表在科学期刊《物理评论快报》上的一篇文章的作者之一。该系统中产生光子的核心部分是一个充满著热气体蒸气的玻璃小单元。用激光太阳光这个小单元不会造成其收到波长正处于红外光谱范围内的光子。

第一个单光子源在20世纪70年代就早已被发明者出来了，但是现有的许多类型的单光子源依然有许多缺点，尽管如此，单光子依然可以顺利地应用于可以确保完全保密的量子通信协议中。然而，为了需要继续执行简单的量子计算出来，我们必须整个的光子群。产生光子群最简单的方法是用于充足多的光源。2020-03-30 应用于最普遍的设备利用了自发性参量下切换（SPDC）现象。

在一定的条件下，由激光产生的光子可以分化成两个新的，每个只有一半能量的光子，这两个光子的其他属性由能量守恒和动量动量来要求。因此，当我们记录这一对光子中的某一个光子的信息时，我们也就可以了解到另一个光子的不存在和性质，而另一个光子会受到仔细观察的阻碍，因此非常适合于量子操作者。

意外的是，每一个光参量下切换光源产生单光子的过程都十分较慢而且几乎随机。因此，即使我们只想10个光源实时升空，我们有可能也必须等候几年的时间。2013年，来自牛津大学和伦敦大学的一组物理学家明确提出了一个更加有效地的产生光子群的协议。

该点子是在每个光源上摆放一个量子存储器，其需要存储升空的光子。存储在存储器中的光子可以同时获释。

计算出来结果表明，等候一个包括10个光子的光子群所必须的时间尺度将被延长令人吃惊的十个数量级：从数年增大到几个微秒！现在这个由华沙大学的物理学家发售的光源是这个概念的第一个实际样例，也是一个集成度更高的样例：在这里，所有的光子都随着只持续几个微秒的激光脉冲的太阳光而在量子存储器内立刻产生。在这里，外部单光子源早已仍然必须，而所需的量子存储器的数目也早已增加到了只有一个。

“我们的整个实验装置闲置了我们光学平台约两平方米的表面。但是最重要的事情再次发生在存储器本身，在一个长约10厘米直径约为2．5厘米的玻璃圆柱体内。大家可能会以为在这个圆柱体内具有像半导体集成电路一样简单的设计，但大家可能会大失所望：这个圆柱形的小腔体内只是充满著了60到80摄氏度的87Rb铷原子对，”华沙大学物理系博士生MichalDabrowski讲解。

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