加州理工開發出可瞬間存儲數據的光量子內存晶元

　　2017年09月12日 15:34 　　來源：cnBeta

　　據外媒報道，加州理工大學的研究人員們，已經開發出了一款能夠以「光的形式」、「納米級速度」存儲量子信息的計算機晶元。這標誌著量子計算機和網路的一項最新突破，在更小的設備上實現更快的信息處理和數據傳輸。傳統計算機系統中的內存部件，只能將信息以「0」或「1」的形式存儲。儘管仍處於實驗階段，但量子計算機的基本原理還是一樣的，即以「量子比特」來存儲數據 —— 除了「0」和「1」，量子比特還允許兩種狀態共存。

　　

　　Caltech光量子內存晶元的想象圖

　　類似 Caltech 開發的這種光量子設備，能夠以光子的形式存儲和攜帶信息。因其沒有電荷或質量，所以更快速、更安全。論文一作 Tian Zhong 表示：

　　這項技術不僅可以讓量子內存設備極小化，還能夠更好地控制單個光子和原子之間的交互。

　　該晶元由一列內存模組構成，每一格的長度為 15 微米、寬度為 0.7 微米，大小與紅細胞相當。這些模塊包含了由摻雜稀土離子的晶體所造的「光學共振腔」（optical cavities），是專為捕捉和控制光子而設計的。

　　在將模塊降溫至 0.5 開爾文（-727.7℃ / -458.8℉）之後，研究團隊藉助一道重度過濾激光束，將單個光子發射到每個模塊中（然後它們被稀土離子所吸收）。

　　光子會在那裡被保持 75 納秒的時間，然後被再度釋放。之後研究人員們檢查了這些光子，看它們是否仍攜帶相同的信息。研究團隊稱，其錯誤率僅 3% 。

　　為了讓這種晶元成為量子網路中遠距離傳輸信息的一種切實選擇，研究人員們還需要將數據的存儲時間持續至少 1 毫秒。

　　這是他們下一步的主要工作，此外也會尋找將晶元集成到其它電路中的方法。論文通訊作者 Andrei Faraon 表示：

　　可用來傳輸量子信息的這類設備，是未來研發光量子網路不可或缺的部件。

　　有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《科學》（Science）期刊上。