量子存储效率的新记录

像计算机中的存储器一样，量子存储器是量子计算机的基本组件-新一代数据处理器，它遵循量子力学定律并可以克服传统计算机的局限性。他们可能会突破基础科学的界限，并借助强大的计算能力来帮助开发新药，解释宇宙学奥秘，或提高预测和优化计划的准确性。量子计算机预计将比传统计算机更快，更强大，因为信息以qubit进行计算-与传统计算机中使用的旧单位(位)不同，它可以同时表示0和1。

光子量子存储器允许存储和检索飞行的单光子量子态。然而，由于需要完全匹配的光子-物质量子界面，因此生产这样的高效量子存储器仍然是主要挑战。同时，单个光子的能量太弱，很容易丢失到杂散光背景的嘈杂海洋中。长期以来，这些问题将量子存储效率抑制在50%以下，这是实际应用中至关重要的阈值。

这是有史以来的第一次，由香港科技大学物理系的杜胜旺教授和香港科技大学的威廉·蒙纳米科学技术研究所领导的联合研究小组;来自上海师范大学的张善超教授毕业于香港科技大学，并获得博士学位。SCNU严辉教授，香港科技大学前博士后;以及来自南加州大学和南京大学的朱世良教授，已经找到了一种将光子量子存储效率提高到85%以上，保真度超过99%的方法。

该团队通过将数十亿个atoms原子捕获到一个像头发一样的微小空间中来创建了这样的量子记忆-借助激光和磁场将这些原子冷却到接近绝对的零温度(约0.00001 K)。研究小组还找到了一种区分单个光子和嘈杂的背景光海洋的聪明方法。这一发现使“通用”量子计算机的梦想更加接近现实。这样的量子存储器还可以用作量子网络中的转发器，为新一代基于量子的互联网奠定基础。

杜教授说：“在这项工作中，我们将一个飞行的量子比特编码到单个光子的极化上，并将其存储在激光冷却的原子中。”“尽管这项工作中展示的量子存储器仅用于一个量子位的操作，但它为将来出现新兴的量子技术和工程打开了可能性。”

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