来自巴塞尔大学的研究人员在量子记忆元件的开发方面取得了重要突破。这些记忆元件在量子网络的未来中扮演着关键角色，该网络将实现量子技术之间的安全通信和互连性。由菲利普·特罗伊特尔因教授带领的研究人员成功地建造了一种可以大规模生产的微型加工记忆元件，这标志着实际应用的重要一步。
量子网络依靠记忆元件来存储和路由所需的信息。为了实现这一目标，研究人员利用了一个包含原子的微小玻璃细胞作为量子记忆元件。光子是传输量子信息的理想选择。挑战在于准确地存储这些光子的量子态，并在一定时间后将它们转换回原始形式。
在之前的实验中，研究人员利用手工制作的玻璃细胞成功地存储了由铷原子组成的光子。然而，为了满足实际应用的要求，这些细胞需要更小且可以大规模生产。特罗伊特尔和他的团队通过从原子钟的大规模生产中获取更小的细胞来解决这个问题。
为了确保在减小的细胞尺寸下获得足够数量的铷原子进行量子存储，研究人员采用了各种策略。他们将细胞加热到100摄氏度，以增加蒸气压力，从而使细胞中的原子数量更多。此外，使用比地球磁场强10,000倍的磁场来改变原子能级，以便通过激光束实现光子的量子存储。这项技术使得光子的储存时间可达约100纳秒，相当于自由光子行进30米的距离。
突破性的成就以一种用于光子的微型量子存储器的形式出现，可以进行大规模生产。特罗伊特尔强调，在单块晶片上生产大约1000个这些存储元件的潜力。虽然目前的实验使用的是强度衰减的激光脉冲，但未来的研究旨在使用这些微型细胞存储单个光子。
研究人员承认，需要进一步优化细胞的结构，以提高光子存储时间并保持其量子态。特罗伊特尔与位于纳沙泰尔的瑞士电子与微技术中心（CSEM）合作，旨在改善玻璃细胞并探索在其微型存储元件中存储单个光子。
这一突破性的发展使我们离实现量子网络的全部潜力又近了一步。随着研究的不断进展，实施量子密码学和量子计算机之间的互连性变得越来越可行。未来对这项变革性技术充满了巨大的希望。
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