巴塞尔大学的研究人员在微型玻璃单元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批量生产。

很难想象没有互联网或移动电话网络等网络的我们的生活。未来，类似的网络计划用于量子技术，这将能够使用量子加密技术实现消息的防窃听传输，并使量子计算机相互连接成为可能。

与传统的量子网络一样，这种量子网络需要可以临时存储信息并根据需要路由的存储元件。由 Philipp Treutlein 教授领导的巴塞尔大学研究小组现已开发出这样一种存储元件，该元件可以进行微加工，因此适合大规模生产。他们的研究结果发表在《物理评论快报》上。

玻璃电池中的光子存储

光粒子特别适合传输量子信息。光子可用于通过光纤电缆将量子信息发送到卫星或发送到量子存储元件中。在那里，光子的量子力学状态必须尽可能精确地存储，并在一段时间后转换回光子。

两年前，巴塞尔的研究人员利用玻璃电池中的铷原子证明了这种方法效果很好。“然而，那个玻璃池是手工制作的，大小只有几厘米，”博士后罗伯托·莫托拉博士说。“为了适合日常使用，此类电池需要更小并且适合大量生产。”

这正是 Treutlein 和他的合作者现在所取得的成就。为了使用从原子钟大规模生产中获得的尺寸仅为几毫米的小得多的单元，他们需要开发一些技巧。尽管电池尺寸很小，但为了拥有足够数量的铷原子用于量子存储，他们必须将电池加热到 100 摄氏度以增加蒸气压。

此外，他们将原子暴露在1特斯拉的磁场中，比地球磁场强一万倍以上。这改变了原子能级，从而有利于使用额外的激光束进行光子的量子存储。这种方法使研究人员能够将光子存储大约 100 纳秒。那时自由光子将传播 30 米。

单个晶圆上有 1,000 个量子存储器

Treutlein 表示：“通过这种方式，我们首次构建了一种微型光子量子存储器，可以在单个晶圆上并行生产大约 1,000 个副本。”

在当前的实验中，使用强衰减激光脉冲演示了存储，但在不久的将来，Treutlein 与纳沙泰尔的 CSEM 合作，也希望在微型电池中存储单光子。此外，玻璃电池的格式仍需要优化，以便尽可能长时间地存储光子，同时保留其量子态。