科學家發現一個比之前小1000倍的量子設備

量子物理學在世界各地越來越受歡迎。我們在讀書的時候可以看到很多量子技術方面的進步，也會看到這項技術如何將一些曾經只能在科幻電影中見到的事情轉換為現實。

量子理論誕生於一個多世紀前。

在1900年以前，儘管認為物理學的邊界已經被觸摸到，但物理學家們一直被一個問題所困擾，這個問題涉及一種他們稱之為「黑體」的東西。這是一種具有吸收所有電磁輻射能力的理論物理體。沒有一個物理學家可以解釋黑體輻射的奧秘。

直到1900年12月，德國理論物理學家馬克思·卡爾·普朗克才成功地解決了關於黑體輻射的奧秘。普朗克創造了一個方程，表明能量是以離散數據包發出的，他稱之為「量子」。這項發現將他送到了1918年的諾貝爾物理學獎的領獎台上。

此後，量子理論已經應用於諸如激光、條碼閱讀器、複印機、太陽能電池和半導體等許多領域。

如今量子力學的應用更加廣泛，因為人們正需要更高級別的安全性來處理數據。除此之外，方便和超功能的內存存儲對當代生產生活而言非常需要。而量子密碼學被證明是使用糾纏光子或光粒子傳輸信息的非常有用的技術，但由於光線非常敏感，存儲量子信息是一個非常困難的挑戰。

現在，來自加州理工學院、美國國家標準與技術委員會和義大利維羅納大學的一個科學家團隊已經在處理這個問題：團隊開發了一種納米空間存儲器件，可以在比當前存儲系統小1000倍的條件下存儲大量信息。新的內存設備甚至可以輕鬆地裝入晶元。

光子信息最好儲存在水晶中。你只需要將晶體的天然共振與光粒子的頻率耦合進行存儲。在他們的研究中，科學家創造了一個納米尺寸的空腔，其中含有稀土釹原子，這些原子可以有效地捕獲光，它們本身被捕獲在原釩酸釔（YVO）晶體中，幫助改善了光與稀土金屬在單光子水平上的相互作用。該技術可以使存儲系統的效率和量子比特的自旋極化。

正如科學家所說，「我們展示了一種基於耦合到光子晶體腔的介觀釹合金的高保真納米光子量子存儲。我們的固態存儲器能與其他晶元級光子源和檢測器器件集成，用於網路節點處的多路復用量子和經典信息處理。」

通過這種納米腔設計，實現量子互聯網將更容易，因為它提供了一個關於如何產生有效的中大規模量子存儲器的清晰思路。

研究團隊面臨的下一個挑戰是如何促進其模型記憶體設備的商業化生產。其目前的製造工藝，涉及離子束銑削，需要時間。這必須加快，並且它們還打算進一步提高這種新的量子發明的記憶效率和存儲時間。如果實現，這必然將使其功能更具吸引力。

本文由量子計算最前沿基於相關資料原創編譯，轉載請聯繫本公眾號獲得授權。

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