新型光學量子記憶體面世

量子記憶體作為儲存量子資訊的單元，除了應用在量子通訊領域，一直以來不少科學家亦在另外領域拓展其應用範圍。德國帕德博恩大學和烏爾姆大學研究人員日前合作，開發出首個可程式設計光學量子記憶體。新技術的工作原理類似於糾纏“裝配線”，其中糾纏的光子對會按順序創建並與存儲的光子結合。

今年，諾貝爾物理學獎頒發給在量子糾纏實驗方面具有重要貢獻的三名科學家。量子糾纏是指在量子力學中處於糾纏態的兩個或多個粒子，即便分開很遠距離，有些狀態也會表現得像是一個整體。而能包含多個量子粒子的糾纏系統，在實現量子演算法方面具有顯著優勢，這些演算法有可能用於通信、資料安全或量子計算。

研究人員指出，以前，試圖糾纏兩個以上的粒子只會導致非常低效的糾纏產生。在某些情況下，如果研究人員想要將兩個粒子與其他粒子聯繫起來，則需要漫長的等待，因為促進這種糾纏的互連僅以有限的概率起作用。這意味著一旦下一個合適的粒子到達，光子就不再是實驗的一部分，因為存儲量子比特狀態代表了一項重大的實驗挑戰。

研究人員解釋稱：“現在開發了一種可程式設計的光學緩衝量子記憶體，它可在不同的模式——存儲模式、干涉模式和最終釋放模式之間動態地來回切換。”

從實驗裝置顯示，一個小的量子態可被存儲，直到產生另一個狀態，然後兩者可糾纏在一起。這使得一個大的、糾纏的量子態能夠逐個粒子地“成長”。研究團隊使用這種方法來糾纏四個和六個粒子，使其比以前的任何實驗都更有效率，成功率分別是傳統方法的九倍和卅五倍。研究人員指出，我們的系統允許逐漸建立越來越大的糾纏態——這比以前的任何方法都更快、更可靠、更有效。對我們來說，這代表了一個里程碑，使我們離有用的量子技術的大型糾纏態的實際應用越來越近了。新方法可與所有常見的光子對源相結合，這意味著利用該方法，其他領域科學家也能夠獲得幫助。

有德國物理學家指出，量子資訊研究興起以來，實現多粒子量子糾纏一直是量子物理實驗研究的追求目標，此前，中國科學家在這方面也取得了許多成績。此次介紹的這種實驗裝置，可以相對快速地“生長”出糾纏的量子，形成多個量子的糾纏態，實現更大的量子糾纏，能為將來穩定地保存、傳輸和操縱量子，實現量子計算和量子通信打牢基礎。

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