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來自美國加州理工學(xué)院的研究人員開發(fā)了一種納米尺度光量子存儲器計(jì)算機(jī)芯片，該芯片功能與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)存儲器芯片相類似，該光量子存儲器是首個可用于計(jì)算機(jī)芯片的納米尺度光量子存儲器。

圖為量子存儲器示意圖

由美國加州理工學(xué)院工程師領(lǐng)導(dǎo)的國際研究團(tuán)隊(duì)利用量子力學(xué)的特殊特征，如量子可以同時存在兩種不同的狀態(tài)，因而在設(shè)計(jì)過程中能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的高效、安全存儲。

加州理工學(xué)院工程與應(yīng)用科學(xué)系應(yīng)用物理與材料科學(xué)助理教授Andrei Faraon表示：“該器件是光量子網(wǎng)絡(luò)未來發(fā)展方向的重要組成部分，可用于傳輸量子信息?！?/p>

該技術(shù)有助于更好地控制光子和原子之間的相互作用，同時可以實(shí)現(xiàn)使量子存儲器件的極度小型化。

使用單個光子實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和傳輸一直是工程師和物理學(xué)家的目標(biāo)，因?yàn)樗鼈冊跀y帶信息方面有巨大的潛力，并且具有很好的可靠性以及安全性。由于光子沒有電荷和質(zhì)量，所以它們可以通過光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸，并且與其他粒子之間的相互作用最小。

量子存儲器利用單個基本粒子的量子特性存儲信息。這些粒子的量子特性，包括極化和軌道角動量，都具有一個共同的基本特征，即它們可以同時存在于多個狀態(tài)。這意味著一個量子位可以同時表示1和0。

為了存儲光子，F(xiàn)araon的團(tuán)隊(duì)使用由摻雜稀土離子的晶體制成的光學(xué)腔來創(chuàng)建內(nèi)存模塊。每個存儲器模塊只有700納米寬，15微米長。他們將每個模塊冷卻至約0.5開爾文，然后一個經(jīng)過高度過濾的激光器將單個光子泵入該模塊。在空腔的幫助下，每個光子均被稀土離子有效地吸收。

光子在被吸收的75毫秒之后被釋放，然后研究人員檢查它們是否忠實(shí)地保留了其記錄的信息。Faraon說：“在百分之九十七的實(shí)驗(yàn)中，這些光子都完美的保存了信息?！?/p>

加州理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)接下來的研究計(jì)劃是延長該存儲器可以存儲信息的時間，并提高其效率。該團(tuán)隊(duì)還計(jì)劃著手將量子存儲器集成到更復(fù)雜的電路中，向著將該技術(shù)運(yùn)用到量子網(wǎng)絡(luò)這一方向邁出一大步。