最近，来自瑞士巴塞尔大学的研究人员在一个微型的玻璃容器中构建了一种基于原子的量子存储元件。未来，这种量子存储器可以在晶圆上进行大规模生产。

我们已经离不开没有互联网或移动电话等网络的生活。在未来，科学家也计划用量子技术建立类似的网络，它通过利用量子加密技术来实现信息的防窃听传输，并使量子计算机之间的相互连接成为可能。

与传统网络一样，这种量子网络也需要存储元件，以便可以临时存储信息并根据需要进行路由。由Philipp Treutlein教授领导的巴塞尔大学的一个研究小组现已开发出这样一种存储元件，它可以进行微加工，因此适合大规模生产。他们的这项研究成果最近发表在科学杂志《物理评论快报》上。

光粒子特别适合传输量子信息。光子可通过光纤电缆、卫星或量子存储元件来发送量子信息。在这些过程中，必须以尽可能精确的方式存储光子的量子力学状态，并在一定时间后能将其转换回光子。

两年前，巴塞尔的研究人员利用玻璃容器中的铷原子做到了这一点。对此，博士后Roberto Mottola博士说：“然而，那个玻璃容器是手工制造的，它只有几厘米大小。为了适合日常使用，这样的容器需要更小，并能够进行大规模生产。”

而这正是Treutlein和他的合作者现在已经取得的成就。为了使用他们从原子钟批量生产中获得的、尺寸只有几毫米的更小的容器，他们需要开发一些技巧。为了在容器尺寸很小的情况下仍有足够数量的铷原子能用于量子存储，他们必须将容器加热到100摄氏度，以增加蒸汽压。

此外，他们还将原子暴露在1特斯拉的磁场中，该磁场强度是地球磁场的一万多倍。这种环境改变了原子的能级，从而有利于通过使用额外的激光束对光子来进行量子存储。通过这种方法，研究人员可以将光子存储约100纳秒。在这段时间内，自由光子会传播30米。

Treutlein表示：“通过这种方法，我们首次成功构建了一个微型光子量子存储器，它可以在单个晶圆上生产出约1000个副本。”在当前的实验中，研究人员使用强衰减激光脉冲进行了存储演示。

在不久的将来，Treutlein还计划与位于Neuchatel的CSEM合作，以实现在微型容器中存储单个光子。此外，玻璃容器的形式仍需优化，以便尽可能长时间地存储光子，同时保留其量子态。(编译:Tmac)