德国发现稀土金属铒或在未来量子网络中发挥关键作用

据德国马普学会量子光学所网站2024年11月11日报道，安全高效地传输信息是未来量子网络的目标，而量子比特（以类似于传统比特的方式存储量子信息）是实现这一愿景的关键。全球研究人员正在研究构建此类网络所需的组件。由安德烈亚斯·雷瑟尔（Andreas Reiserer）领导的马克斯普朗克量子光学研究所（MPQ）和慕尼黑工业大学（TUM）的团队专注于铒——一种发射光谱区域特别适合光纤传输的稀土元素。该团队成功地在薄晶体膜中光谱解析和控制多达360个铒离子，数量是之前的三倍多。他们的研究成果发表在《先进光学材料》上。有几个因素表明，铒可能在未来的量子网络中发挥关键作用。这种稀土金属发出 1.5 µm 的光，这种电磁波长非常适合通过光纤传输数据。这可以利用现有的光纤基础设施实现长距离量子信息传输。此外，铒离子表现出对环境噪声基本不敏感的光学特性。

铒是否会在未来的量子互联网中发挥作用以及如何发挥作用还有待观察。仍需解决的一个挑战是发射器的光谱扩散，即发射频率的随机变化。“切换到包含较少或没有核自旋的其他晶体可能会有所帮助。这将改善铒离子位置的磁噪声并减少光谱扩散，”亚历山大·乌拉诺夫斯基解释说。该团队还计划继续研究掺杂元素铕，它具有较长的相干时间，可能适合用于量子存储器。