科学家已经开发出一种量子存储方法 ， 有助于为大规模光量子网络铺平道路 。
新的量子存储系统依赖于原子核自旋 ， 以自旋波的形式产生集体振荡 ， 通过集体振荡有效地将几个原子连接起来存储信息 。
美国加州理工学院应用物理学和电气工程教授Andrei Faraon团队利用一个由镱(Yb ， 可用在激光的稀土元素)离子制成的量子比特 ， 将该离子嵌入正钒酸钇(YVO4)的透明晶体中 ， 并通过光学和微波场的组合来操纵其量子态 。 然后 ， 团队使用镱的量子位来控制晶体中多个钒原子的核自旋状态 。 研究成果于2月16日发表在《自然》(Nature)期刊上 。

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图片来自《自然》(Nature)期刊
“根据我们之前的工作 ， 单个镱离子被认为是光量子网络的优秀候选材料 ， ”Faraon教授说 ， “但我们需要将它与其它原子连接起来 。 我们在这项工作中证明了这一点 。 ”
实验设备在美国加州理工学院的Kavli纳米科学研究所制作完成 ， 然后在Faraon教授的实验室中进行低温测试 。
据研究人员 ， 这种利用纠缠核自旋作为量子存储的新技术是受到核磁共振(NMR)方法的启发 。
“为了能在核自旋中存储量子信息 ， 我们开发了与医院使用的核磁共振机相类似的新技术 ， ”论文共同通讯作者Joonhee Choi说 ， “主要的挑战是让现有技术能在没有磁场的情况下工作 。 ”

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该团队所测量的每个量子位均有一个相同的寄存器 ， 这意味着该量子存储系统能够存储相同的信息 。
“可复制并可靠地构建这项技术 ， 是成功的关键 。 ”论文第一作者Andrei Ruskuc表示 ， “在科学背景下 ， 这项研究让我们对镱量子位和钒原子之间的微观相互作用 ， 具有前所未有的了解 。 ”
这项研究成果有助于为未来量子网络奠定基础 ， 并为大规模光量子网络铺平道路 。
量子计算机凭借量子力学的特殊特性 ， 包括叠加特性 ， 即允许量子比特同时以1和0的形式存储信息 ， 从而比传统计算机更快地执行计算功能 。
【美国加州理工改进量子存储系统：让原子“手拉手”】而就像经典计算机一样 ， 工程师们希望能够连接多台量子计算机 ， 实现共享数据并一同工作 ， 从而创建一个“量子互联网” 。 这将为许多应用打开大门 ， 包括解决单个量子计算机无法处理的庞大计算能力 ， 以及使用量子密码学建立牢不可破的安全通信网络 。