通信网络通常需要处理或重新路由信息的节点。巴塞尔大学的物理学家现在已经开发出一种用于量子通信的网络节点，该节点可以将单个光子存储在蒸汽电池中并在以后传递它们。

在量子通信网络中，信息是通过单个光粒子(光子)传输的。在这种网络的节点上，需要用到缓冲元件，这些缓冲元件可以临时存储并在随后重新发射光子中包含的量子信息。

巴塞尔大学Philipp Treutlein教授小组的研究人员现已开发出一种基于玻璃电池内的原子气体的量子存储器。这种方法不必特别的去冷却原子，这使得该存储器易于生产和通用，即使用在卫星应用中也是如此。此外，研究人员已经开发出一种单光子源，使他们能够测试量子存储器的质量和存储时间。他们的研究结果最近发表在科学杂志《PRX Quantum》上。

从事该实验的博士生Gianni Buser说：“在过去的20年里，人们一直在研究蒸汽电池中暖原子对于量子存储器的适用性。然而，以前是使用会衰减的激光束，因此是使用的经典光”。在经典光的环境下，一定时期内撞击蒸气室的光子数服从统计分布。平均而言，它是单个光子，但有时可能是两个、三个或没有。

为了用“量子光”（即始终是精确地单个光子）测试量子存储器，Treutlein和他的同事开发了一种专用的单光子源，一次只发射一个光子。第二个光子总是与第一个光子同时发出，检测器会检测第二个光子，这使得量子存储器能在正确的时刻被激活。

然后单个光子被引导到量子存储器中，在控制激光束的帮助下，光子使超过10亿个的铷原子处于原子的两种可能性能级的叠加态。光子自身在这个过程中消失了，但光子中包含的信息被转化为了原子的叠加态。经过一定的存储时间后，控制激光发射一个短脉冲就可以读出该信息，并将其转换回光子。

Treutlein实验室的另一位博士生Roberto Mottola解释说：“在以前，一个关键点是噪声问题——在读出过程中产生的额外光可能会影响光子的质量。”物理学家利用一些技巧能够充分降低噪声，这样在几百纳秒的存储时间之后，单光子的质量仍然很高。

Treutlein说：“这些存储时间不是很长，我们实际上并没有为这项研究而优化它们。但现在它们已经比单个光子脉冲的存储持续时间长了一百多倍。”这意味着巴塞尔大学的研究人员开发的量子存储器已经可以用于有趣的应用中。例如，它可以同步随机产生的单个光子，然后可以用于各种量子信息应用。（编译:Qtech）