【美國(guó)每日科學(xué)網(wǎng)站5月2日文章】題：?jiǎn)蝹€(gè)原子儲(chǔ)存量子信息
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)模不可能比這更小了：德國(guó)加爾興的馬克斯·普朗克學(xué)會(huì)量子光學(xué)研究所的研究人員已經(jīng)可以把量子信息儲(chǔ)存在單個(gè)原子中。研究人員把單個(gè)光子的量子態(tài)寫(xiě)入一個(gè)銣原子中，存儲(chǔ)特定時(shí)間后再讀取出來(lái)。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)，并把遠(yuǎn)距離的計(jì)算機(jī)相互聯(lián)網(wǎng)。
有朝一日，量子計(jì)算機(jī)可以馬上解決現(xiàn)有計(jì)算機(jī)要花數(shù)年時(shí)間解決的計(jì)算問(wèn)題。它們可以利用其強(qiáng)大的計(jì)算能力同時(shí)處理儲(chǔ)存在細(xì)微實(shí)體量子態(tài)中的各種信息，例如單個(gè)的原子和光子。
研究人員正在設(shè)法尋找在光子和物質(zhì)間交換量子信息的方法。目前這種交換已經(jīng)可以在數(shù)千個(gè)原子的整體中進(jìn)行。該研究所的物理學(xué)家現(xiàn)在證明了量子信息也可以在單個(gè)原子和光子之間通過(guò)可控的方法交換。
參與試驗(yàn)的加爾興馬普研究所的霍爾格·施佩希特說(shuō)，利用單個(gè)原子作為存儲(chǔ)單位具有一些優(yōu)勢(shì)，包括極端小型化。存儲(chǔ)的信息可以通過(guò)直接操作原子來(lái)處理，這對(duì)實(shí)施量子計(jì)算機(jī)中的邏輯運(yùn)算很重要。
直到最近才有人成功地在光子和單個(gè)原子間交換量子信息，這是因?yàn)楣庾雍驮又g的反應(yīng)非常微弱。原子和光子不太能注意到對(duì)方，因此只能交換很少的信息。該研究所的研究人員利用一種方法加強(qiáng)了這種反應(yīng)。他們?cè)谝粋€(gè)光學(xué)共振器的鏡面之間放置了一個(gè)銣原子，然后利用非常微弱的激光脈沖向光學(xué)共振器中注入單個(gè)光子。
這些光子攜帶著兩極分化的量子信息。在與光子的反應(yīng)中，銣原子通常會(huì)受到激發(fā)，然后通過(guò)隨機(jī)釋放另一個(gè)光子而結(jié)束激發(fā)。但研究人員沒(méi)有讓這種情況發(fā)生。相反，他們讓銣原子吸收了這個(gè)光子，變?yōu)橐环N明確穩(wěn)定的量子態(tài)。這一點(diǎn)是通過(guò)銣原子與光子反應(yīng)時(shí)用激光照射銣原子實(shí)現(xiàn)的。
這種狀態(tài)通過(guò)反轉(zhuǎn)過(guò)程讀取出來(lái)：用控制激光再次照射銣原子可以令它再次釋放光子。在大部分情況下，讀出光子中的量子信息與最初存儲(chǔ)的信息一致。其精確度超過(guò)90%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于用沒(méi)有建立在量子效果基礎(chǔ)上的傳統(tǒng)方法所達(dá)到的67%的精確度。因此，這種方法是真正的量子存儲(chǔ)。（鳳凰網(wǎng)）