Fysikere satte en ny rekord for kvantehukommelses effektivitet

Ligesom hukommelse i konventionelle computere, kvantehukommelseskomponenter er afgørende for kvantecomputere - en ny generation af databehandlere, der udnytter kvantemekanik og kan overvinde begrænsningerne ved klassiske computere. Med deres stærke beregningskraft, kvantecomputere kan skubbe grænserne for fundamental videnskab til at skabe nye lægemidler, forklare kosmologiske mysterier, eller forbedre nøjagtigheden af ​​prognoser og optimeringsplaner. Kvantecomputere forventes at være meget hurtigere og mere kraftfulde end deres traditionelle modparter, da oplysninger beregnes i qubits, hvilken, i modsætning til de bits, der bruges i klassiske computere, kan repræsentere både nul og en i en samtidig superstat.

Fotonisk kvantehukommelse giver mulighed for lagring og hentning af flyvende enkeltfoton-kvantetilstande. Imidlertid, produktion af så meget effektiv kvantehukommelse er fortsat en stor udfordring, da det kræver en perfekt matchet foton-stof kvantegrænseflade. I mellemtiden, energien i en enkelt foton er for svag og kan let gå tabt i det larmende hav af vild lys baggrund. I lang tid, disse problemer undertrykte kvantehukommelseseffektiviteten til under 50 procent - en tærskelværdi, der er afgørende for praktiske anvendelser.

Nu, for første gang, et fælles forskerhold ledet af prof. Du Shengwang fra HKUST, Prof. Zhang Shanchao fra SCNU, Prof. Yan Hui fra SCNU og professor Zhu Shi-Liang fra SCNU og Nanjing University har fundet en måde at øge effektiviteten af ​​fotonisk kvantehukommelse til over 85 procent med en troskab på over 99 procent.

Teamet skabte en sådan kvantehukommelse ved at fange milliarder af rubidiumatomer i en lille, hårlignende rum-disse atomer afkøles til næsten absolut nul (ca. 0,00001 K) ved hjælp af lasere og et magnetfelt. Teamet fandt også en smart måde at skelne en enkelt foton fra det støjende baggrundslys. Fundet bringer drømmen om en universel kvantecomputer et skridt tættere på virkeligheden. Sådanne kvantehukommelsesenheder kan også implementeres som repeatere i et kvantenetværk, lægger grundlaget for en ny generation af kvantebaseret internet.

"I dette arbejde, vi koder en flyvende qubit på polariseringen af ​​en enkelt foton og gemmer den i de laserkølede atomer, "sagde prof. Du." Selvom den kvantehukommelse, der demonstreres i dette arbejde, kun er for en qubit -operation, det åbner muligheden for ny kvanteteknologi og teknik i fremtiden. "

Fundet blev for nylig offentliggjort som en forside om det autoritative tidsskrift Natur fotonik , den seneste af en række undersøgelser fra prof Du's laboratorium om kvantehukommelse, først påbegyndt i 2011.