美科学家完成“量子硬盘”概念验证

美国加州理工学院(California Institute of Technology，Caltech)已经证实，量子缠结(quantum entanglement)能同步传递整个量子信息区块(block)，为将来的“量子硬盘(quantum HD)”提供了概念验证。

加州理工学院的研究团队表示，他们所发明的组件可说是量子硬盘的“先驱”；这种量子硬盘透过以缠结进行存取的光学内存，将挑战传统的储存技术。研究团队成功将4个量子内存的状态转译为光学讯号，然后再还原；研究人员表示，其原则可以扩展到未来量子硬盘任何数量的存入/读出并行传输。


“我们已经证实，与4个量子通道交谈的4个量子内存，能藉由电磁透明(electromagnetic transparency)被有条理地吸收，也就是将光线速度降低至0以进行储存。”加州理工大学博士候选人Kyung Soo Cho 表示。电磁诱发透明(Electromagnetically-induced transparency)是一种有条理的光学非线性(nonlinearity)，以一种透明介质呈现，能让量子态光线编码被停止在量子内存组件中。


加州理工学院的缠结技术是利用雷射来将4个量子内存冷却──每个量子内存是由100万颗铯(cesium)原子组成，彼此间以磁性隔离约1毫米(millimeter)；量子内存自旋中的每个原子的磁自旋往上或是往下，会集体性描述代表一整个系集(ensemble)的自旋波(spin-wave)。藉由以激光束编码同步辐射量子内存，4个量子内存的自旋波会以同样的方式缠结。


以上被称为“量测诱发缠结(measurement induced entanglement)”的技术，是加州理工学院在5年前首创，但只能适用两个系集；现在该校研究人员已经理论性证实，这种技术能够被扩充到任何数量的节点。


加州理工学院的研究团队也将各个节点之间的缠结量子态之衰退(decay)特征化，展示了该种从复杂量子态衰退为经典内存数值(classical memory values)的系统衰退，是他们所声称的、符合可预期、可重复的原则。


接下来，该团队将研究适用量子磁性内存内缠结自旋波的缠结衰退动力学；他们也希望能扩充量子计量学(metrology)的适用范围，透过对一般来说较脆弱的量子内存状态的量测，让量子态能被产生、储存并传输。