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多國科學家成功實現量子位元儲存

上網時間: 2008年02月25日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:量子位元  量子電腦  中繼器 

一個由德國海德堡大學(University of Heidelberg)、奧地利維也納科技大學(Technical University of Vienna)以及中國科技大學(University of Science and Technology of China)的科學家所組成的團隊,首次成功地緩衝(buffering)了一個量子位元(quantum bit)。這項研究成果可以被用於建構量子中繼器(repeaters),並且或許最終可用於建構量子電腦的記憶體。

該研究小組表示,他們是在進行一項對未知量子狀態的實驗性傳送時,成功地儲存了一個量子位元。在此之前,沒有人能儲存或是讀取任何量子狀態。在實驗期間,科學家把光子(photon)的狀態轉換為他們稱之為原子量子(atomic quantum)儲存的狀態。在這種原子系集(atomic ensemble)之下,該狀態在被再次讀出並轉換為光子以前,被儲存了8毫秒(microseconds)。

為了達成以上的目標,原子系集需先形成一個介面,好讓量子狀態轉換成物質並在不破壞其中包含的資訊下還原的狀況可行。研究人員表示,在未來的量子科技應用中,這種介面將扮演要角。迄今為止,量子資訊還不曾在沒有毀損的狀態下被讀出。

在實驗中,研究人員採用了光子量子位元(qubits)做為資訊媒介,量子資訊在不被極化(polarization)的狀況下進行編碼。然透過大約100萬個銣原子(rubidium atoms)所組成的超低溫系集的共同自旋(collective spin)狀態之下,量子儲存就形成了。

研究人員表示,在試驗之初,光子的極化狀態與量子儲存狀態糾纏在一起,這種原子與光子之間的糾纏狀態成為未知光量子位元比特“遙距傳送(teleportation)”為原子位元的一種資源。而現在這種遙距傳送的狀態能被儲存在原子系集組成的集體狀態之中,供稍後讀出。

現在該研究主要面臨的問題是資訊儲存時間太短,研究小組的發言人表示:「原子系集非常易於受到諸如地球磁場這樣的干擾影響,即使採取了強化的磁屏蔽措施,也會干擾所儲存的資訊,而且甚至在非常低的溫度下,原子也會移動並碰撞,因而導致資訊的散逸或刪除。」

研究人員所研發的這項技術,可被用於建構長距離量子資料傳輸的中繼站,基本上也可以被用於設計量子電腦的記憶體模組。然而,用於量子電腦的量子加密法(quantum encryption)目前在技術上已經非常接近可行。

「量子加密術可望在5年內實現;」研究小組的發言人表示:「不過現在要預測量子電腦何時誕生,都還言之過早。」

(參考原文: Scientists succeed in storing quantum bit)




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