镱元素革新远距离量子网络：量子存储器新候选材料实现光子高保真同步
- 镱基材料可放大量子信号实现远距离传播。
- 材料能保护携带量子数据的光子免受外界干扰以实现同步。
量子密码学旨在让用户通过比传统密码学更安全技术通信。目前用光纤跨数百英里，允许完成用传统通信系统证明不可能的多种密码任务。
无法复制量子态编码信号：任何人尝试读取编码数据，量子态改变(消失)。但这也阻止研究者放大信号远距离传播。核心挑战：构建能保持光携带量子数据的存储器。
日内瓦大学研究者发现一种元素，能在高频下不失真存储脆弱量子数据。
寻找量子存储器合适材料
全球科学家致力制造量子存储器，通过保持同步光子重复量子信号，使其传播更远距离。
构建此类量子存储器，需找到能保护光子(携带量子数据)几秒免受外界干扰以便同步的合适材料。
因光子每秒行进186,282英里，研究者须找材料既能良好隔离环境干扰又能高频高效运行——两特征难在单一材料共存。
已有基于稀有材料如镨、铕原型，但效率不高。因此研究者转向未深入研究元素：镱。
参考：Nature Materials | doi:10.1038/s41563-018-0138-x | 日内瓦大学
镱如何发挥作用？
发现镱能隔离原子免受倾向扭曲信号的环境影响，成量子中继器完美候选。
团队通过改变磁场方向振幅发现"魔法点"。此时精确点上，镱原子相干时间提升1000倍，同时高频运行。
冷却至-270.15°C镱晶体
证明可通过极低磁偏场减小跃迁梯度、或用零场诱导跃迁，同时增强自旋和光学相干时间。适用于任何具有超精细相互作用和各向异性塞曼效应的电子自旋系统。
研究者正开发基于镱的量子存储器，助快速在中继器间跃迁同时保持光子状态约1秒，实现同步。
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材料有诸多独特性质：光学分辨光学-超精细跃迁、简单超精细流形、长相干时间，成量子数据应用完美候选。还可用于量子存储器、微波制约下耦合超导量子比特。
工业技术