行业背景:量子存储是量子网络中实现量子信息传输、处理和存储的关键技术之一,不过长期以来,世界各地的研究人员一直在设计基于冷原子、分子气体和超材料等的量子信息存储系统,但其中许多方法都很复杂,难以制造,而且需要在超低温下运行。在2024年,有研究团队成功研制出可在室温下运行的能够量产的量子存储器,为量子网络的现实扩展开辟了一条道路。
技术思路:早在2022年瑞士巴塞尔大学的研究人员就通过将单个光子引导到玻璃单元中证明了室温运行铷蒸气量子存储器的可行性,不过这种存储器在当时有几厘米大并且是手工制作的无法量产。
图8:光脉冲可以在一个只有几毫米大小的铷蒸气单元中存储和检索。(来源:巴塞尔大学)
后续研究人员发现,从硅晶片上蚀刻而成的直径仅为5mm、厚度仅为2mm的微加工MEMS单元也可以实现相同的量子存储功能。在此基础上,研究人员使用红外激光将单元加热到约100℃,以增加其蒸气压,来优化光子原子的相互作用,并且还将该单元置于1T的磁场内,使用额外的激光泵送,以改变铷蒸气原子中的能级,进一步提高其性能。
未来应用:量子存储是量子网络中不可或缺的一部分,它的发展对于量子通信、量子计算以及未来量子互联网的构建具有重要意义。
技术突破性:★★☆☆☆
商业化进展:★★☆☆☆