OFweek激光网讯：华沙大学物理系的物理学家发明并制造的全息原子存储器是第一种能够以每组数十个或以上的数目来按需产生单光子的器件。这个已经成功地经过实践证明的器件，克服了在构造某些类型的量子计算机时所遇到的根本障碍之一。完全安全的高速量子通信，甚至是量子计算机的模型是波兰华沙大学物理系（UW Physics）最近制造的新型单光子源的可能应用之一。这种新器件的一个前所未有的特点是，它第一次使我们能够按需产生精确控制的光子群。“与现有的解决方案和想法相比，我们的器件效率更高，并可以进行更大规模的集成。在功能上，我们甚至可以认为它是第一个小的工作在单光子下的等效‘集成电路’，”华沙大学物理系的Wojciech Wasilewski博士说，他是发表在科学期刊《物理评论快报》上的一篇文章的作者之一。该系统中产生光子的核心部分是一个充满热气体蒸气的玻璃小单元。用激光照射这个小单元会导致其发出波长处于红外光谱范围内的光子。第一个单光子源在20世纪70年代就已经被发明出来了，但是现有的许多类型的单光子源仍然有许多缺点，尽管如此，单光子仍然可以成功地应用于可以保证完全保密的量子通信协议中。然而，为了能够执行复杂的量子计算，我们需要整个的光子群。产生光子群最简单的方法是使用足够多的光源。今天应用最广泛的设备利用了自发参量下转换（SPDC）现象。在一定的条件下，由激光产生的光子可以分裂成两个新的，每个只有一半能量的光子，这两个光子的其他属性由能量守恒和动量守恒来决定。因此，当我们记录这一对光子中的某一个光子的信息时，我们也就可以了解到另一个光子的存在和性质，而另一个光子不会受到观察的干扰，因此非常适合于量子操作。不幸的是，每一个光参量下转换光源产生单光子的过程都非常缓慢而且完全随机。因此，即使我们只想要10个光源同步发射，我们可能也需要等待几年的时间。2013年，来自牛津大学和伦敦大学的一组物理学家提出了一个更有效的产生光子群的协议。该想法是在每个光源上放置一个量子存储器，其能够存储发射的光子。存储在存储器中的光子可以同时释放。计算结果表明，等待一个包含10个光子的光子群所需要的时间尺度将被缩短令人惊讶的十个数量级：从数年缩小到几个微秒！现在这个由华沙大学的物理学家推出的光源是这个概念的第一个实际样例，也是一个集成度更高的样例：在这里，所有的光子都随着只持续几个微秒的激光脉冲的照射而在量子存储器内立即产生。在这里，外部单光子源已经不再需要，而所需的量子存储器的数目也已经减少到了只有一个。“我们的整个实验装置占用了我们光学平台大约两平方米的表面。但是最重要的事情发生在存储器本身，在一个长约10厘米直径约为2．5厘米的玻璃圆柱体内。大家可能会以为在这个圆柱体内有着像半导体集成电路一样复杂的设计，但大家可能会大失所望：这个圆柱形的小腔体内只是充满了60到80摄氏度的87Rb铷原子对，”华沙大学物理系博士生Michal Dabrowski介绍。 1  2