【美國每日科學(xué)網(wǎng)站5月2日文章】題：單個原子儲存量子信息
數(shù)據(jù)存儲規(guī)模不可能比這更小了：德國加爾興的馬克斯·普朗克學(xué)會量子光學(xué)研究所的研究人員已經(jīng)可以把量子信息儲存在單個原子中。研究人員把單個光子的量子態(tài)寫入一個銣原子中，存儲特定時間后再讀取出來。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)年時間解決的計(jì)算問題。它們可以利用其強(qiáng)大的計(jì)算能力同時處理儲存在細(xì)微實(shí)體量子態(tài)中的各種信息，例如單個的原子和光子。
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原子和光子之間通過可控的方法交換。
參與試驗(yàn)的加爾興馬普研究所的霍爾格·施佩希特說，利用單個原子作為存儲單位具有一些優(yōu)勢，包括極端小型化。存儲的信息可以通過直接操作原子來處理，這對實(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)。他們在一個光學(xué)共振器的鏡面之間放置了一個銣原子，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，銣原子通常會受到激發(fā)，然后通過隨機(jī)釋放另一個光子而結(jié)束激發(fā)。但研究人員沒有讓這種情況發(fā)生。相反，他們讓銣原子吸收了這個光子，變?yōu)橐环N明確穩(wěn)定的量子態(tài)。這一點(diǎn)是通過銣原子與光子反應(yīng)時用激光照射銣原子實(shí)現(xiàn)的。
這種狀態(tài)通過反轉(zhuǎn)過程讀取出來：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的信息一致。其精確度超過90%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于用沒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。（鳳凰網(wǎng)）