تعمیر دشوار

حافظه کوانتومی که فوتون ها را ذخیره و سپس بازگسیل کند، جزء اساسی یک تکرارگر کوانتومی است. دسته ای از حافظه های کوانتومی که تاکنون ساخته شده اند، در دماهای بسیار سرد یا شرایط خلا نگهداری می شدند. همچنین، آن ها تمایل دارند که تنها در محدوده ای باریکی از طول موج های نور کار کنند و کیوبیت ها را در بازه بسیار کوتاهی از زمان ذخیره نمایند. والمسلی و همکارانش، می گویند که امکان ندارد بتوان چنین سامانه های ظریفی را در ارتباطات کوانتومی بین قاره ای استفاده کنیم.چنین پیوندهایی باید از میان اقیانوس ها و دیگر مناطق دوردست بگذرند، در چنین مکان هایی نمی توان افراد را برای تعمیر سامانه های خلا و یا عیوب ناشی از تغییرات دما فرستاد.

به علاوه، آن ها باید طیف وسیعی از بسامدهای نور را جذب و داده ها را برای دوره های بسیار طولانی تر از طول یک پالس سیگنال، ذخیره نمایند. اما والمسلی، این ترکیب را «گامی کلیدی برای ساخت شبکه های بزرگ» می داند. بازه گسترده ای از بسامدها به این معنی است که حافظه می تواند حجم بیشتری از داده ها را در خود جای دهد، در حالی که زمان طولانی ذخیره، قرار دادن چند فوتون در حالت های کوانتومی مطلوب را تسهیل می کند.

والمسلی و تیمش، برای نیل به این هدف، ابری از اتم های سزیم را در حافظه کوانتومی قرار دادند که در دمایی کار می کند که به سادگی قابل حصول است: 62 درجه سانتی گراد. بر خلاف حافظه های کوانتومی قبلی، فوتون های ذخیره شده و باز گسیل شده، مجبور نیستند به بسامدی برسند که الکترون های  سزیم تمایل به جذب آن دارند. به جای آن، پالسی از لیزر کنترل فروسرخ، فوتون ها را به «موج اسپینی» تبدیل می کنند؛ یعنی آن را در اسپین های الکترون سزیم و هسته ها جاسازی می کنند.