ICCSZ訊 近日,上海交通大學(xué)金賢敏團(tuán)隊(duì)在最新一期美國(guó)《科學(xué)》雜志子刊上發(fā)表最新研究成果,提出并實(shí)驗(yàn)演示了一種混合架構(gòu)的可在室溫下運(yùn)行的寬帶存儲(chǔ)量子網(wǎng)絡(luò),并構(gòu)建了兩個(gè)不同類型的量子存儲(chǔ)器作為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。
“從理論上說,每個(gè)人現(xiàn)在家里的光纖網(wǎng)絡(luò)都可以被改造為量子網(wǎng)絡(luò),但過去,量子存儲(chǔ)器必須在接近絕對(duì)零度的情況下才能工作,這大大增加了構(gòu)架量子網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)復(fù)雜度、可擴(kuò)展性和成本?!苯鹳t敏說,解決了室溫運(yùn)行的問題,不僅降低了量子計(jì)算、量子通信等應(yīng)用的構(gòu)架成本,也是解決了其大規(guī)模應(yīng)用的一個(gè)“攔路虎”。
據(jù)介紹,此次實(shí)現(xiàn)的兩種量子存儲(chǔ)器構(gòu)成的混合型量子網(wǎng)絡(luò),可以按需制造和存儲(chǔ)量子態(tài),并且能夠在時(shí)域上對(duì)單個(gè)或多個(gè)光子進(jìn)行組合、分離、交換和分割等操作,同時(shí)量子性得到很好保持。該項(xiàng)研究提供了量子信息處理領(lǐng)域的新途徑,其室溫工作條件和豐富的量子態(tài)操作能力對(duì)于量子通信、量子計(jì)算和量子模擬等實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。
20多年前,科學(xué)家就提出了量子存儲(chǔ)器在將量子技術(shù)推向?qū)嶋H應(yīng)用中的重要地位。一方面,量子存儲(chǔ)器可以用于量子中繼,使得多條點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信鏈路能夠相連接,避開了長(zhǎng)距離通信的損耗問題,使得遠(yuǎn)距離量子通信成為可能。另一方面,量子存儲(chǔ)器能以時(shí)分復(fù)用的方式產(chǎn)生同步的多光子,這對(duì)于提高量子計(jì)算的算力至關(guān)重要。然而,長(zhǎng)久以來(lái),構(gòu)建實(shí)際有用的量子存儲(chǔ)器本身是一個(gè)挑戰(zhàn),需要同時(shí)滿足高帶寬、高效率、長(zhǎng)壽命、低噪音的指標(biāo),更重要的是能夠在室溫條件下工作。
上海交大集成量子信息技術(shù)研究中心金賢敏團(tuán)隊(duì)一直致力于室溫寬帶量子存儲(chǔ)的研究,特別是把目標(biāo)聚焦在解決量子存儲(chǔ)器內(nèi)數(shù)十億個(gè)原子在室溫下嚴(yán)重的噪聲和量子品質(zhì)下降問題,并取得了突破,成功將每個(gè)操作的噪聲降低到了0.0001個(gè)水平。在前期研究基礎(chǔ)上,近期,研究團(tuán)隊(duì)提出了一種混合架構(gòu)的可在室溫下運(yùn)行的寬帶存儲(chǔ)量子網(wǎng)絡(luò),并且在實(shí)驗(yàn)上同時(shí)集成了兩個(gè)不同類型的量子存儲(chǔ)器作為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn),向可實(shí)用化的量子存儲(chǔ)器和量子網(wǎng)絡(luò)邁出了重要一步。
未來(lái),研究團(tuán)隊(duì)希望充分發(fā)掘基于室溫寬帶量子存儲(chǔ)器的量子網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性,通過構(gòu)建更多節(jié)點(diǎn)和提升節(jié)點(diǎn)性能的方式,使得量子網(wǎng)絡(luò)具有更豐富的量子信息處理能力。