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2012年01月04日09:57 | 中國(guó)發(fā)展門(mén)戶(hù)網(wǎng) www.chinagate.cn | 給編輯寫(xiě)信 字號(hào)：T|T

3.單原子量子信息存儲(chǔ)首次實(shí)現(xiàn)可極大增強(qiáng)量子計(jì)算機(jī)的功能

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的規(guī)模不可能比這更小了：德國(guó)馬普學(xué)會(huì)量子光學(xué)研究所的研究人員成功演示了這樣一個(gè)量子存儲(chǔ)裝置的最為基本的形式將單個(gè)光子的量子態(tài)寫(xiě)入一個(gè)銣原子中，經(jīng)過(guò)180微秒后再將其讀出。這是兩個(gè)不同的微觀物理系統(tǒng)之間的量子信息交換，并且是單個(gè)光子和單個(gè)原子的一對(duì)一“互動(dòng)”，對(duì)于推動(dòng)遠(yuǎn)距離量子通信和大尺度量子計(jì)算來(lái)說(shuō)意義非凡。

量子計(jì)算機(jī)處理的信息就是以量子態(tài)存儲(chǔ)于單個(gè)原子或光子這樣的微觀物理系統(tǒng)之中的。在對(duì)量子態(tài)的傳輸、操縱和存儲(chǔ)等操作中，不同的物理系統(tǒng)有不同的優(yōu)勢(shì)。光子飛行速度快，與環(huán)境耦合作用小，是量子通信中最好的信息載體，但卻很難被存儲(chǔ);相比而言，原子態(tài)有很長(zhǎng)的退相干時(shí)間，可用來(lái)存儲(chǔ)量子態(tài)。將二者結(jié)合，是實(shí)現(xiàn)對(duì)微觀量子態(tài)的操縱的方案之一。不過(guò)，光子和原子之間的作用非常微弱，很難吸引對(duì)方的“注意”，即使出現(xiàn)了信息交換，也是少量、不完全的。

研究人員利用鏡子增強(qiáng)了束縛在光腔中的銣原子和光子之間的相互作用，并用激光控制銣原子吸收和釋放光子，也就是存儲(chǔ)信息和讀出信息。這種方法效果驚人：在大多數(shù)情況下，讀出的量子信息同最初存儲(chǔ)的信息一致，即保真度超過(guò)90%，而傳統(tǒng)不基于量子效應(yīng)獲取的保真度僅為67%;且180微秒的存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)不亞于以前基于多個(gè)原子方法獲得的量子存儲(chǔ)時(shí)間。

這是首次以可控方式實(shí)現(xiàn)了在單個(gè)原子中存儲(chǔ)量子信息，這種技術(shù)原則上可以用于設(shè)計(jì)功能強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)。不過(guò)，對(duì)于普羅大眾來(lái)說(shuō)，量子計(jì)算機(jī)的名頭雖響，其所謂的超強(qiáng)計(jì)算能力卻仍不過(guò)是紙上談兵，到目前為止問(wèn)世的量子計(jì)算機(jī)都只能說(shuō)是個(gè)玩具，不僅價(jià)格不菲、體格龐大，而且只能處理幾個(gè)量子比特的信息，稍一升溫就會(huì)當(dāng)機(jī)，基本上不具實(shí)用性。鑒于此次研究成果的效率(受到照射的光子中有多少能被存儲(chǔ)接著被讀出)還不到10%，這回是不是又在拿量子計(jì)算機(jī)當(dāng)“噱頭”，只能由時(shí)間說(shuō)了算。

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