光盘能存储几十年中国科学家把光存了1小时为何是进步？

光在真空中的速率达到299792458米/秒，大略说便是每秒30万千米，太阳到地球的均匀间隔约1.5亿千米，一束光从太阳到达地球的韶光约为500秒（8分20秒）；从地球发射一束光到月球，大约只须要1.28秒。

光可以停滞吗？以目前的理论看，光不可能停滞，它在真空中的速率是恒定的。
我们利用光来通报信息，却很难将光储存起来，由于在我们周围可见的尺度范围内，光总是须臾即逝，物理学家们也认为光速便是宇宙中最快的速率。

星光包含了繁芜信息

光本身携带着丰富的信息，我们熟习的无线电波便是光，由于波长比较长，我们肉眼不可见。
天文学家利用光学望远镜和射电望远镜不雅观察夜空，通过剖析吸收到光的各种频谱旗子暗记来剖析迢遥星球通报的信息，这些信息全都包含在光的频率（波长）、相位、振幅和偏振之中。
但是我们现有的打算机，包括运算速率最快的超级打算机都因此0和1来存储、通报和处理信息的，对付光而言，它只包含两个状态“没光”和“有光”，光所拥有的其它所有信息全被摧残浪费蹂躏掉了。
这便是为什么量子打算机比普通打算机快亿亿倍的缘故原由：量子打算可以利用光的几个维度信息，而传统打算机只判断“0和1”。

LED的亮与灭可以表示为1和0

现在你该当明白了，即便我们搞出了量子打算机，还用传统的硬盘或者U盘来存储信息是远远不足的，这就相称于你造了个火箭，却让它烧无烟煤。
我们须要用光量子存储技能来代替传统存储技能，尽可能多地利用光所携带的多维度信息来发挥量子打算机的优胜特性。

光携带的信息是多维度的

有朋友说，我们之前用的CD、DVD还有蓝光光盘，不便是光存储吗？实际上，光盘依然采取传统的信息存储模式。
光盘看似平整的表面被蚀刻出一个个长短不一的凹坑，短代表“0”，长表示“1”，当我们将激光照射在高速旋转的盘面时，吸收器就能吸收到长短不一的反射旗子暗记，解码器将这些旗子暗记转化为“0111010010101111”二进制字串就能被打算机识别和处理了。
换而言之，光盘并不存储光，而是通过图案将连续的光旗子暗记转化为长短不一的脉冲旗子暗记，从而实现信息存取。

光盘表面的凹坑存储信息

量子打算须要我们存储光子本身，这就意味着要把特定的光限定在一个眇小的可控空间里。
如何做到？

有人会说：这还不大略，做一个六面全是反射镜的盒子，光就会被困在盒子里不断反射，一贯循环下去啦！

你将一支点燃的烛炬和一部相机放进一个由镜子制成的盒子里时，能拍敕令人震荡的画面，由于光在镜子间的不断反射，图像中会涌现无数支燃烧的烛炬。
这是不是意味着光会在玻璃盒中无限反射呢？

玻璃镜盒里的烛炬图像

事实并非如此，即便是用反射率达到99.999%的镜子（实际上这并不可能）制成的盒子，当你割断光源，盒子里的光会很快消逝。
这是由于当光子撞击镜子的表面，它会被镜面的电子“海洋”反弹回来，而在光子被“踢”出来的同时，它的一部分能量会通报给镜面，这些能量作为机器力耦合到镜面的原子中变成热能，这就意味着每一次的反射都会“阵亡”一批光子。
光的速率是如此之快，眨眼之间所有的光子都在与镜面的反复撞击中将能量通报给盒子，结果是盒子温度升高，光子消逝。

由此可见，用反射盒子或反射屋子存储光的办法是徒劳的。

学过物理的朋友该当记得，光在介质中的“速率”低于光速。
比如说光在30℃纯水中大约是22.5万千米/秒，这是由于水的折射率约为1.33；如果是一块折射率为1.5的玻璃，光在个中的传输则只有20万千米/秒。
用公式表示便是：

V=c/n

c表示光在真空中的速率，n则是介质的折射率。

光在穿过晶体后发生折射

常常有人将光在介质中的传输过程理解为光子在原子的空隙间不断碰撞，它走的间隔更长，导致速率变慢。
实在这是一种缺点的理解。

实际上当一个光子深入到介质之后没多久，它就消逝了。
介质是如此稠密，一些频率的光子不可避免地会撞上电子云，从而将能量通报给电子，这种征象在物理学中被称为“耦合”。
光子的实质是能量，当它将能量通报给电子后，就变成了电子的一部分；电子得到能量后变得不安分起来，它会产生“跃迁”，跳到更高的能级。

当电子从高能级轨道回落到它原来的轨道时，会重新向外开释一个光子，这个新开释出来的光子基本保留了原来那个光子的所有特色，可以被看作是前一个光子的孪生兄弟；然后这个光子又会撞上另一个原子，开启一轮新的循环，直到它飞出介质。

电子接管光子和开释新光子

利用光子在介质中传输的特性，科学家须要找到得当的材料，通过材料中电子跃迁和回落的韶光差来拖慢“光速”，从而增加光留在介质中的韶光，达到存储光的目的。

经由反复的探索和实验，郭光灿院士团队成功地利用铕掺杂硅酸钇系综这种物质将光子留在个中长达1个小时。

光子存储器原型

实现光的“存储”对普通打算机来讲没什么用途，但对付量子打算的意义重大。
此前最靠近实际运用的光量子存储器由潘建伟院士团队研发，科学家团队利用铷原子系综的冷原子存储器，成功将光子存储0.22秒，并且达到76%的存储效率。
郭光灿院士团队将这一韶光大幅度延长，对付量子打算机的发展具有跨时期的意义。