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讓我們假設(shè)你被允許蒙上德國足球明星蒂莫·維爾納的眼睛，讓他在自己的軸線上轉(zhuǎn)幾圈，然后你讓他瞎開槍，他擊中目標的可能性極小。盡管如此，波恩的物理學家們還是在類似的情況下取得了90%的分數(shù)。然而球員比德國球星斯特里克要小100億倍，而且更難以預測。研究人員用激光照射的是一個銣原子。原子吸收了輻射能量，進入了激發(fā)態(tài)。它的壽命是固定的。原子隨后釋放吸收的能量，通過發(fā)射光粒子：光子。這個光子飛行的方向純屬巧合，然而當銣被放置在兩個平行的鏡像之間時，就會發(fā)生變化，因為原子更喜歡朝其中一個鏡像射擊。

博科園-科學科普：在提莫·維爾納的例子中，這就像是進球神奇地吸引了球。這種現(xiàn)象被稱為珀塞爾效應(yīng)。它的存在是在幾十年前被發(fā)現(xiàn)的。波恩大學應(yīng)用物理研究所的Wolfgang Alt博士解釋說：我們現(xiàn)在已經(jīng)用珀塞爾效應(yīng)來研究中性原子對光子的定向發(fā)射。人們對珀塞爾效應(yīng)很感興趣，部分原因是它使所謂的量子中繼器的構(gòu)建成為可能。它們是長距離傳輸量子信息所必需的。雖然可以將光子置于某種量子狀態(tài)并通過光導將其發(fā)送出去，但這只能在有限的距離內(nèi)完成;對于更遠的距離，信號必須被緩沖。

中繼器傳遞量子信息

在量子中繼器中，光子被引導到一個原子，這個原子吞掉它，從而轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)。當用激光束讀取脈沖時，原子會再次吐出光粒子。存儲的量子信息被保留。發(fā)射出的光子現(xiàn)在必須被收集并反饋到一個光向?qū)е小５敼庾右噪S機方向釋放時，這就很困難了。我們已經(jīng)成功地利用珀塞爾效應(yīng)迫使光子進入兩個鏡子之間的路徑。

我們現(xiàn)在已經(jīng)制作了一個部分透光的鏡子，并將玻璃纖維連接到它上面。這使得我們可以相對有效地將光子引入到纖維中珀塞爾效應(yīng)還有另一個優(yōu)點:它縮短了銣原子存儲和釋放量子信息的時間。這種速度上的提高是非常重要的。只有中繼器工作得足夠快，它才能與信息的發(fā)報機，即所謂的量子點通信。如今量子點被認為是單光子傳輸量子信息的最佳來源，完全不會被截獲。實驗將這項重要的未來技術(shù)又向前推進了一步。

博科園-科學科普｜研究/來自：波恩大學

參考期刊文獻：《物理評論快報》

DOI: 10.1103/PhysRevLett.121.173603

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