月度归档:2014年11月

室温下工作的量子内存问世

如果没有简单高效的量子内存,量子计算机和量子密码都只能停留在实验室中,但内存一直以来都是量子技术的短板。日前,波兰华沙大学的物理学家开发出一种新型量子内存,这种存储系统不但能在室温下工作,还具有结构简单性能优异的特征,有望大幅降低量子通讯和量子加密技术的使用门槛。相关论文发表在光学顶级期刊《光学快报》上。

  经过科学家们多年的努力,第一代量子技术已逐渐开始在现实中获得应用。一个著名的例子是量子加密,这种加密方法几乎能够保证被加密的数据绝对安全,目前已经在军事和金融领域中获得应用。但量子信息的远距离处理和发送至今仍然受到缺乏足够存储器的限制。

  2001年,哈佛大学的一个研究小组提出了DLCZ量子传输协议,使远距离发送量子信息成为可能。根据这个通讯协议,量子信息到达各个中继点后必须在那里存储一定的时间,以确保其成功传输到下一个节点,并以此作为验证。对这个协议而言,量子存储设备扮演着十分重要的角色。但到目前为止,传统的量子内存都需要精密的试验设备和复杂的冷却技术进行支撑,只能运行在接近绝对零度的低温环境当中,这显然阻碍了其推广的步伐。

  由华沙大学开发的这种量子内存打破了这一僵局,已经能够在几十摄氏度的室温下工作。物理学家组织网11月27日(北京时间)报道称,这种内存的主要元件是一个直径2.5厘米、长10厘米的玻璃管。内部具有铷涂层,填充惰性气体。

  当玻璃管被缓慢加热后,铷就会充满整个玻璃管,但惰性气体会限制其移动,从而可降低噪音。当量子信息被存储在这样的内存当中时,来自激光的光子会将量子信息“印”在铷原子上。与此同时,其他光子会发射出去,检测信息是否被存储。存储在量子内存中的信息,之后可以通过一种特别的激光脉冲信号进行检索和读取。

  总编辑圈点

  迄今为止,世界上还没有真正意义上的量子计算机。但是,世界各地的许多实验室正在以巨大的热情追寻着这个梦想。就目前来看,方案并不少,问题也很多,找到简单高效的量子内存就是其中之一。文中所述的可在室温下工作的量子内存的问世,或将成为其向前发展的一大推手。又或许现有的方案将来都派不上用场,最后脱颖而出的是一种全新的设计,而这种新设计又是以某种新材料为基础,就像半导体材料对于电子计算机一样。