摘要：通过给玻璃纤维耦合原子可以使光在其中传播时速度变慢。该技术是未来全球量子网络建设的先决条件。

有原子耦合的玻璃纤维：一个可以使光速显著下降的系统。（来源：维也纳技术大学）

光束是量子通信的最有效的工具，但它同时也具有重大的缺陷，即光总是以光速传输着，不能在某处停留。现在来自维也纳技术大学（TU Wien）的一个研究小组证明这个问题不仅可以在陌生、不常见的量子系统中，也可以在我们现在正在使用的玻璃纤维网络中成功解决。

通过给玻璃纤维中耦合特定原子，可以使光速降低至180km/h。研究团队甚至操纵使光完全停下后再接着传送。该技术是未来基于玻璃纤维介质量子网络建设的先决条件。在这个网络中量子信息可以实现超远距离传递。

比快速列车还慢的光脉冲信号

在真空中，光速基本是一样的，可以达到每秒3亿米。当光线在玻璃或者水中传输时，由于光和物质的相互作用，传输速度会略有降低。“在我们的系统中这种减速效果是非常显著的，因为我们在光和物质之间构建出了异常强烈的相互作用”，维也纳量子科学与技术中心的Arno Rauschenbeutel教授说道，＂在我们研制的玻璃纤维中光速只有180km/h，任何快速列车的车速都在此之上。”

在现存纤维网络中进行量子通信

“目前存在不同的量子传递信息的方式”。Clement sayrin说道，“利用玻璃纤维传递尤为吸引人。毕竟，完备的玻璃纤维网络已在全球范围内存在，同时我们也正在利用它传递数据。”

在TU Wien，科学家把铯（Cs）原子耦合到超薄玻璃纤维里。如果光子的能量与原子的能级差相同，原子将吸收光子，自身由低能态跃迁到高能态。然而这样光束就不能再被重新控制了。

所以维也纳研究小组在实验中额外利用了可控激光。该激光能量与高能态和第三原子态能级差匹配。“三个量子态的相互作用可以阻止光子的吸收和随机释放。相反，光子的量子信息可以以可控的方式转入到全部原子中，同时信息内容还可以在那里储存一段时间。”简言之，光子变成了一系列激发态的原子。

两微秒之后（正常情况下，该段时间内光传播了0.5千米），采用可控激光使原子向玻璃纤维中发射回光子。光子的信息与被吸收之前的完全相同-这是实现量子通讯重要的先决条件。

可以储存光子是实现量子远距离通讯的重要技术环节。“量子物理允许我们在发送者和接受者之间直接建立连接，使信息窃取不再可能。”Arno Rauschenbeutel说道，“量子物理的基本定律决定了没有人可以在不引起注意的情况下干扰连接。”

新材料在线编译整理——翻译：赵欢    校正：摩天轮