量子計算機研究取突破 幾年計算量將可瞬間完成

　　【美國每日科學網站5月2日文章】題：單個原子儲存量子信息

　　數據存儲規模不可能比這更小了：德國加爾興的馬克斯普朗克學會量子光學研究所的研究人員已經可以把量子信息儲存在單個原子中。研究人員把單個光子的量子態寫入一個銣原子中，存儲特定時間後再讀取出來。這種技術原則上可以用於設計功能強大的量子計算機，並把遠距離的計算機相互聯網。

　　有朝一日，量子計算機可以馬上解決現有計算機要花數年時間解決的計算問題。它們可以利用其強大的計算能力同時處理儲存在細微實體量子態中的各種信息，例如單個的原子和光子。

　　研究人員正在設法尋找在光子和物質間交換量子信息的方法。目前這種交換已經可以在數千個原子的整體中進行。該研究所的物理學家現在證明了量子信息也可以在單個原子和光子之間通過可控的方法交換。

　　參與試驗的加爾興馬普研究所的霍爾格施佩希特説，利用單個原子作為存儲單位具有一些優勢，包括極端小型化。存儲的信息可以通過直接操作原子來處理，這對實施量子計算機中的邏輯運算很重要。

　　直到最近才有人成功地在光子和單個原子間交換量子信息，這是因為光子和原子之間的反應非常微弱。原子和光子不太能注意到對方，因此只能交換很少的信息。該研究所的研究人員利用一種方法加強了這種反應。他們在一個光學共振器的鏡面之間放置了一個銣原子，然後利用非常微弱的激光脈衝向光學共振器中注入單個光子。

　　這些光子攜帶著兩極分化的量子信息。在與光子的反應中，銣原子通常會受到激發，然後通過隨機釋放另一個光子而結束激發。但研究人員沒有讓這種情況發生。相反，他們讓銣原子吸收了這個光子，變為一種明確穩定的量子態。這一點是通過銣原子與光子反應時用激光照射銣原子實現的。

　　這種狀態通過反轉過程讀取出來：用控制激光再次照射銣原子可以令它再次釋放光子。在大部分情況下，讀出光子中的量子信息與最初存儲的信息一致。其精確度超過90%，遠遠高於用沒有建立在量子效果基礎上的傳統方法所達到的67%的精確度。因此，這種方法是真正的量子存儲。