這些年來量子硬體設備雖然逐漸強大，但量子系統處理、訪問數據仍有基礎問題未解決。最近，倫敦帝國學院研究人員首次在2台設備間傳輸、存儲、讀取量子數據，這將是邁向超安全、超高速量子網路重要一步。
量子運算（Quantum computing）利用奇怪的量子特性如：疊加、糾纏，來解決傳統電腦難以處理的複雜問題，包括藥物開發（分子設計）、材料科學、金融風險建模等，具有加速運算、突破算法限制等優勢。
雖然量子數據長距離傳輸技術日漸突破，比如清華大學團隊日前首次以現有商用光纖完成跨縣市量子加密通信，然而長距離傳輸可能丟失量子資訊，為了避免這一問題發生，傳統量子通信會在固定點使用中繼器放大信號，以確保量子資訊抵達目的地。
然而開放量子系統的「量子相干性」很容易與外在環境發生糾纏而逐漸喪失，加上任何嘗試從量子系統讀取資訊的動作都會使量子態發生變化，因此如何「長期」存儲並讀取數據，不失真的傳輸量子數據，一直是最讓研究人員頭痛的核心挑戰，也是完善量子通信技術至關重要一環。
最近，由倫敦帝國學院Sarah Thomas、Lukas Wagner領導的團隊使用標準光纖傳輸量子數據，成功展示一種新型量子存儲器，可以先吸收和存儲光的量子態，之後再供其他量子設備讀取檢索。
新的量子存儲設備可產生、存儲和檢索量子消息。（Source：倫敦帝國學院）
首先量子點產生（非糾纏）光子，然後傳遞至量子存儲系統，將光子存儲在銣原子云中，然後雷射可以「打開」和「關閉」內存，從而根據需求存儲、釋放光子。
在這其中，量子點產生的光子波長不容易被原子吸收，與量子內存「對話」並非容易之事，因此研究人員需進行一些調整。
首先，他們調整量子點架構以發射1529.3 nm的光（與標準光纖兼容），然後設計一系列濾波器、調製器調整發射光子的波長，直到它們能與原子量子內存相互作用。團隊報告稱，他們成功將光子態存儲在原子量子內存，效率為12.9%，且光子保留了原始量子態，可以之後再讀取它們。
這項研究讓量子運算朝現實邁出一大步，若量子數據能長期存儲在量子內存，就能讓我們進一步串聯不同量子電腦，從而構建出龐大量子網際網路。
新論文發表在《Science Advances》期刊。
（首圖僅為示意圖，來源：pixabay）
