加州理工已开发出可瞬间存储数据的光量子内存芯片

据外媒报道，加州理工大学的研究人员已经开发出一款能够以 “ 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，即在更小的设备上实现更快的信息处理和数据传输。据称，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 ” 存储数据 —— 除了 “ 0 ” 和 “ 1 ”，量子比特还允许两种状态共存。

Caltech 光量子内存芯片的想象图

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 》期刊上。

稿源：cnBeta，封面源自网络；