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美科学家发明新型电磁诱导透明光谱仪
日期:2018-08-16     

    美国国家标准技术研究院(NIST)发布消息称,其科学家发明了新型电磁诱导透明(EIT)光谱仪。该光谱仪可以高精度地测量单光子源的特性,使未来通信网络不易受黑客攻击成为可能。

    新型光谱仪可以推动量子通信网络成为现实,量子通信网络使用单个离子的光来发送信息。因为每个信息可以嵌入到单个光子的量子属性中,所以量子力学的规律使得对方难以破译未被发现的信息。电讯等行业都希望网络能够保证信息安全。NIST发明的设备通过测量光子的光谱特性克服了现行的主要技术障碍之一,与传统光谱仪相比,其效率大幅提升。

    单个光子有一个局限性,即无法通过光纤电缆传输超过100公里,否则就会消失。能够处理全球通信的量子网络需要周期性的站点,可以捕捉光子并在信息不丢失的情况下再次传送。NIST新型光谱仪可以帮助“量子中继器”与光子更加有效互动。

    量子中继器操作的关键是记忆组件,即使用原子集合简单地存储光子信息,并在正确的时刻重新发送。它的操作涉及到一个原子的能量结构,但一个原子捕捉到光子时,原子的能级上升到一个更高的状态。理想状态下,原子返回到原来状态,并作为另一个光子发射能量。由于不是任何一个光子都能与原子很好地相互作用,这就需要正确的颜色或波长,才能被原子吸收。为制造可靠的中继器,需要比传统光谱仪更加精确地测量光子的波长。

    NIST科学家利用电磁诱导透明(EIT)技术,即利用原子能力来限定光在特定波长内。同时,该设备可以集合其它工艺,将EIT新型光谱仪的性能扩展到任何其它波长范围,且不影响光谱分辨力、高波长精度和高检测灵敏度。这将为夜间构建有效量子中继器提供可靠的工具。