美国科学家研究出可瞬间存储数据的芯片
- 作者: 张雪
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时间: 2017-09-13 16:56:25
Caltech光量子内存芯片的想象图
据外媒报道，美国加州理工大学的研究人员开发出了一款能够以“光的形式”、“纳米级速度”存储量子信息的计算机芯片。这标志着量子计算机和网络的一项最新突破，在更小的设备上实现更快的信息处理和数据传输。传统计算机系统中的内存部件，只能将信息以“0”或“1”的形式存储。尽管仍处于实验阶段，但量子计算机的基本原理还是一样的，即以“量子比特”来存储数据 —— 除了“0”和“1”，量子比特还允许两种状态共存。
类似 Caltech 开发的这种光量子设备，能够以光子的形式存储和携带信息。因其没有电荷或质量，所以更快速、更安全。这项技术不仅可以让量子内存设备极小化，还能够更好地控制单个光子和原子之间的交互。
该芯片由一列内存模组构成，每一格的长度为 15 微米、宽度为 0.7 微米，大小与红细胞相当。这些模块包含了由掺杂稀土离子的晶体所造的“光学共振腔”（optical cavities），是专为捕捉和控制光子而设计的。
在将模块降温至 0.5 开尔文（-727.7℃ / -458.8℉）之后，研究团队借助一道重度过滤激光束，将单个光子发射到每个模块中（然后它们被稀土离子所吸收）。
光子会在那里被保持 75 纳秒的时间，然后被再度释放。之后研究人员们检查了这些光子，看它们是否仍携带相同的信息。研究团队称，其错误率仅 3% 。
为了让这种芯片成为量子网络中远距离传输信息的一种切实选择，研究人员们还需要将数据的存储时间持续至少 1 毫秒。这是他们下一步的主要工作，此外也会寻找将芯片集成到其它电路中的方法。可用来传输量子信息的这类设备，是未来研发光量子网络不可或缺的部件。
有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《科学》（Science）期刊上。
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