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科学家将量子存储器缩到百万分之一,量子计算机就要诞生了?
梅西 2017-09-03
导语

目前已有量子存储器研制成功,但都太大了,无法安装到芯片上,对实际应用构成了严重挑战。

编者按:本文来自微信公众号"徐德文"(ID:xudewen028),e科网经授权发布。

中国去年发射了世界上第一颗量子通信卫星,正在研究使用量子方式来存储信息,中国量子科技的领军人物、中国科技大学物理学家潘建伟教授预测,2030年地球上将会出现第一个全球性的量子互联网。

信心虽然坚定,现实却很残酷。多年来科学家们一直孜孜不倦地致力于量子计算机、量子网络的研究,虽然已取得长足的进步,但量子存储器却严重限制了它们的发展。目前已有量子存储器研制成功,但都太大了,无法安装到芯片上,对实际应用构成了严重挑战。最近,加州理工学院的研究人员终于取得了突破,他们创建了一个比之前任何存储器都要小1000倍以上的光学量子存储器,占据的空间不足原来的百万分之一,可以安装在芯片上,并且进行数据检索。

这个瑞士三角巧克力糖形状的装置只有10×0.7微米大,两端都有镜子,由钒酸钇和少量铷原子形成的晶体腔组成,大约和细菌的尺度相似,可以捕捉单个光子编码的量子态信息。测试中研究人员比较了存储前后的波函数,发现它们几乎保持不变,这意味着它们的量子态并没有发生改变,这个设备是一个真正的存储器设备。

芯片级量子存储器的研制成功,使得按需检索数据和高保真存储成为现实,纳米腔的设计可以实现中等到大规模的量子存储器,看来量子计算机和量子互联网已经离我们越来越近了。不过在存储时间和存储效率上,该存储器还存在一些问题,依靠离子束进行研磨的工艺效率也很低,科学家们希望能找到更好的解决方案,为存储器的商业应用打下基础。

这项研究发表在8月31日的美国《科学》杂志上。

文章链接:

T. Zhong et al. Nanophotonic rare-earth quantum memory with optically controlled retrieval. Science. Published online August 31, 2017. doi: 10.1126/science.aao1056.

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  • 量子存储器
  • 量子计算机
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作者 梅西

本科生

北京工业大学

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