一种可批量生产的、蘑菇状的玻璃部件可能正是开发未来技术的理想选择,这些技术可以利用量子怪异现象。研究人员已经设法通过将原子接触到这种蘑菇状结构来控制光流,这表明这些设备可以作为量子网络的节点,在量子网络中,信息在原子和光之间进行交换。
基于量子奇异性的方案有望最终发展出极其强大的计算机或加密系统,前提是研究人员找到操纵物质和光纤细量子态的最佳方法。一种方法是构建一个网络,该网络将信息存储在原子的长寿命状态中,这些原子将充当网络中的节点,并通过在节点之间传递光来操纵信息。因此,研究人员面临的挑战是如何让原子和光相互“交谈”,以便能够轻松扩展到数百甚至数千个节点。一种将原子连接到光子的传统方法是在两面镜墙之间反射光,并将原子放入其中,但这些微腔难以改进和批量生产。
加州理工学院的克里·瓦哈拉和杰夫·金布尔以及他们的同事选择使用一个直径40微米的二氧化硅(玻璃)环,该环位于相同材料的基座上,他们使用标准光刻技术在硅微芯片上蚀刻了该环。该小组将光纤逐渐变细,使其在中间变窄,并将收缩部分放置在环旁边。当特定频率的光线照射到光纤中时,光线从收缩部分泄漏到环中,在那里循环,像腔体中的光一样共振。然后,研究人员将一团超冷铯原子滴到该结构上。团队成员巴拉克·达扬解释说,附近的铯原子应该与环的电场相互作用,在这种情况下改变其共振频率,从而使光线无法再通过它。相反,光线应该继续沿着光纤传播,这是该小组在10月12日《自然》杂志上观察到的结果。达扬说,下一步将是精确定位环附近的原子。
关于支持科学新闻业
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻业 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的故事的未来。
密歇根大学的实验物理学家克里斯托弗·门罗说,环形结构的可扩展性应该使其成为其他量子信息测试平台的有用补充。“您可以轻松地以完全相同的方式制造出10,000个这样的结构,”他说。“这正是量子信息的全部意义所在——可扩展性。”