Net als geheugen in conventionele computers, kwantumgeheugencomponenten zijn essentieel voor kwantumcomputers - een nieuwe generatie dataprocessors die gebruikmaken van kwantummechanica en de beperkingen van klassieke computers kunnen overwinnen. Met hun krachtige rekenkracht, kwantumcomputers kunnen de grenzen van de fundamentele wetenschap verleggen om nieuwe medicijnen te maken, kosmologische mysteries uitleggen, of de nauwkeurigheid van prognoses en optimalisatieplannen verbeteren. Van kwantumcomputers wordt verwacht dat ze veel sneller en krachtiger zijn dan hun traditionele tegenhangers, aangezien informatie wordt berekend in qubits, die, in tegenstelling tot de bits die in klassieke computers worden gebruikt, kan zowel nul als één vertegenwoordigen in een gelijktijdige superstaat.

Fotonisch kwantumgeheugen zorgt voor de opslag en het ophalen van vliegende kwantumtoestanden van één foton. Echter, de productie van zo'n zeer efficiënt kwantumgeheugen blijft een grote uitdaging omdat het een perfect op elkaar afgestemde foton-materie kwantuminterface vereist. In de tussentijd, de energie van een enkel foton is te zwak en kan gemakkelijk verloren gaan in de lawaaierige zee van verdwaalde lichte achtergrond. Voor een lange tijd, deze problemen onderdrukten de efficiëntie van het kwantumgeheugen tot onder de 50 procent - een drempelwaarde die cruciaal is voor praktische toepassingen.

Nutsvoorzieningen, Voor de eerste keer, een gezamenlijk onderzoeksteam onder leiding van Prof. Du Shengwang van HKUST, Prof. Zhang Shanchao van SCNU, Prof. Yan Hui van SCNU en Prof. Zhu Shi-Liang van SCNU en Nanjing University hebben een manier gevonden om de efficiëntie van fotonisch kwantumgeheugen te verhogen tot meer dan 85 procent met een betrouwbaarheid van meer dan 99 procent.

Het team creëerde zo'n kwantumgeheugen door miljarden rubidium-atomen in een klein, haarachtige ruimte - die atomen worden afgekoeld tot bijna het absolute nulpunt (ongeveer 0,00001 K) met behulp van lasers en een magnetisch veld. Het team vond ook een slimme manier om een ​​enkel foton te onderscheiden van het lawaaierige achtergrondlicht. De vondst brengt de droom van een universele kwantumcomputer een stap dichter bij de werkelijkheid. Dergelijke kwantumgeheugenapparaten kunnen ook worden ingezet als repeaters in een kwantumnetwerk, de basis leggen voor een nieuwe generatie op kwantum gebaseerd internet.

"In dit werk, we coderen een vliegende qubit op de polarisatie van een enkel foton en slaan het op in de lasergekoelde atomen, " zei Prof Du. "Hoewel het in dit werk gedemonstreerde kwantumgeheugen slechts voor één qubit-bewerking is, het opent de mogelijkheid voor opkomende kwantumtechnologie en engineering in de toekomst."

De bevinding werd onlangs gepubliceerd als een cover story van het gezaghebbende tijdschrift Natuurfotonica , het laatste van een reeks onderzoek van het laboratorium van prof. Du over kwantumgeheugen, begon in 2011.