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美国开发出可瞬间存储数据的光量子内存芯片

2017-9-13 16:37| |来自: cnBeta

摘要: 这项技术不仅可以让量子内存设备极小化,还能够更好地控制单个光子和原子之间的交互。
据外媒报道,加州理工大学的研究人员们,已经开发出了一款能够以“光的形式”、“纳米级速度”存储量子信息的计算机芯片。这标志着量子计算机和网络的一项最新突破,在更小的设备上实现更快的信息处理和数据传输。传统计算机系统中的内存部件,只能将信息以“0”或“1”的形式存储。尽管仍处于实验阶段,但量子计算机的基本原理还是一样的,即以“量子比特”来存储数据 —— 除了“0”和“1”,量子比特还允许两种状态共存。

类似 Caltech 开发的这种光量子设备,能够以光子的形式存储和携带信息。因其没有电荷或质量,所以更快速、更安全。论文一作 Tian Zhong 表示:这项技术不仅可以让量子内存设备极小化,还能够更好地控制单个光子和原子之间的交互。

该芯片由一列内存模组构成,每一格的长度为 15 微米、宽度为 0.7 微米,大小与红细胞相当。这些模块包含了由掺杂稀土离子的晶体所造的“光学共振腔”(optical cavities),是专为捕捉和控制光子而设计的。

在将模块降温至 0.5 开尔文(-272.7℃ / -458.8℉)之后,研究团队借助一道重度过滤激光束,将单个光子发射到每个模块中(然后它们被稀土离子所吸收)。

光子会在那里被保持 75 纳秒的时间,然后被再度释放。之后研究人员们检查了这些光子,看它们是否仍携带相同的信息。研究团队称,其错误率仅 3% 。

为了让这种芯片成为量子网络中远距离传输信息的一种切实选择,研究人员们还需要将数据的存储时间持续至少 1 毫秒。

这是他们下一步的主要工作,此外也会寻找将芯片集成到其它电路中的方法。论文通讯作者 Andrei Faraon 表示:可用来传输量子信息的这类设备,是未来研发光量子网络不可或缺的部件。

有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《科学》(Science)期刊上。

(编辑:王星 见习编辑:于思洋)

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