這些年來量子硬體設備雖然逐漸強大，但量子系統處理、存取資料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、儲存、讀取量子資料，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、突破演算法限制等優勢。
雖然量子資料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訊，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，傳統量子通訊會在固定點使用中繼器放大訊號，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」儲存並讀取資料，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，也是完善量子通訊技術至關重要一環。
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資料，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。
▲ 新的量子儲存設備可產生、儲存和檢索量子訊息。（Source：倫敦帝國學院）
首先量子點產生（非糾纏）光子，然後傳遞至量子儲存系統，將光子儲存在銣原子雲中，然後雷射可以「打開」和「關閉」記憶體，從而根據需求儲存、釋放光子。
在這當中，量子點產生的光子波長不容易被原子吸收，與量子記憶體「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（與標準光纖相容），然後設計一系列濾波器、調變器調整發射光子的波長，直到它們能與原子量子記憶體相互作用。團隊報告稱，他們成功將光子態儲存在原子量子記憶體，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，若量子資料能長期儲存在量子記憶體，就能讓我們進一步串聯不同量子電腦，從而建置出龐大量子網際網路。
新論文發表在《Science Advances》期刊。
- Researchers Transmit and Read Quantum Information for the First Time
- Deterministic storage and retrieval of telecom light from a quantum dot single-photon source interfaced with an atomic quantum memory
- Crucial connection for ‘quantum internet’ made for the first time
（首圖僅為示意圖，來源：pixabay）
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