科大物理学家助开创量子内存新纪录 为实现量子计算机应用推进一步

28-04-2019

3833金沙官网(科大)及华南师范大学(华师)的研究TEAM,创出光子量子内存新纪录,为实现量子计算机应用推进一步。

正如上卫计算机中的内存,量子内存是量子计算机中不可或缺的组件。量子计算机是建基于量子力学规律的新一代数据处理器,不但能克服上卫计算机的限制,其强大计算能力更有望拓阔基本科学的界限,譬如协助研发新药物、破解天文学谜思,或开发更准确的预测系统与优化计划等。有别于上卫计算机的计算单位「比特」(bits),量子计算机以「量子比特」(qubits)进行计算,每个单位可再是并行处理0和1,原则上可较上卫计算机更快及能处理更复杂的运算。

光子量子内存可以储存并读取飞行单光子的量子态。但要制备高效能的量子内存,至今仍旧是一个重大的挑战,因为这需要一个高效的光子-物质的量子接口。易于 得出,由于单一光子的能量非常微弱,极匆子 侄帽辉勇业谋诚鹿馑枪R子 量子内存的效能长期被局限于百分之五十以下 - 低于可让量子内存作实际应用的门坎数值。

方另,由科大物理学系及蒙民伟纳米高技术研究所杜胜望教授、科大博士毕业生及现任华师教授张善超、上科大博士下及现任华师教授颜辉、以及来自华师与南京大学的朱诗亮教授所带领的研究TEAM,首次突破瓶颈,将单光子量子内存的效能提升至85百分譬喻该、保真度超过99百分比。

TEAM利用激光和磁场将数以亿计的铷原子捕捉到一个毛发状的窄小容量之中,并将这些原子冷却至接近绝豆沣度(约0.00001 K),易于 制造了一个量子内存。TEAM还巧妙地将单个光子与光学噪音区分开来。是次研究成果使量子计算机『大众化』这梦想迈上一步。这种量子内存还可被用作量子网络的中继器,为新一代量子互联网奠定底子。

杜教授表示:「在这项研究中,吾们将量子比特编码到单个飞行光子的偏振态上,并将之储存到利用激光冷却了的原子团中。虽然是次实验只找子 玖硕缘ヒ涣孔颖忍氐拇⒋娌僮鳎朔⑾秩次鞒牧孔 技术实现 与工程带来新的可能。」

有关研究结果近日成为权威期刊《自然光子学》的封面易于 事。这也是杜教授所领导的原子和量子光学实验室,自2011年起所开展一系列量子储存研究中的最新成果。

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(左起)张善超教授、杜胜望教授、朱诗亮教授及颜辉教授
(左起)张善超教授、杜胜望教授、朱诗亮教授及颜辉教授
单光子量子内存的实验策划及能级示意图。
单光子量子内存的实验策划及能级示意图。
有关研究结果近日成为权威期刊《自然光子学》的封面易于 事。
有关研究结果近日成为权威期刊《自然光子学》的封面易于 事。