（文章來(lái)源：百家號(hào)）

如今，大多數(shù)通信網(wǎng)絡(luò)中的高速數(shù)據(jù)傳輸采用的仍然是光的短脈沖。超寬帶技術(shù)使用的是光纖鏈路，信息能夠以光速通過光纖鏈路傳輸。在接收器端，傳輸?shù)男畔⒈仨毧焖贌o(wú)誤地存儲(chǔ)，這樣就可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)一步處理。為了避免傳輸錯(cuò)誤，每一比特的信息都被編碼在相對(duì)較強(qiáng)的光脈沖中，每個(gè)脈沖至少包含幾百個(gè)光子。

最近這些年，全球的研究人員一直致力于通過單光子操作這類網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)光子編碼一個(gè)比特不僅非常高效，而且也帶來(lái)了一種基于量子物理定律的全新信息處理方式。這些定律讓單個(gè)光子不僅可以編碼經(jīng)典比特位的狀態(tài)：0和1，還可以編碼這兩個(gè)狀態(tài)同時(shí)的疊加。

筆者曾在《聲子計(jì)算機(jī)：計(jì)算機(jī)技術(shù)未來(lái)發(fā)展的新希望！》一文中對(duì)于這種狀態(tài)進(jìn)行過介紹，它也被稱為“疊加態(tài)”。對(duì)此，量子力學(xué)的創(chuàng)始人之一、奧地利物理學(xué)家薛定諤，有一個(gè)很好的比喻：箱子里有一只貓，在宏觀世界中它要么是活的，要么是死的。但如果在量子世界中，它同時(shí)處于生和死兩種狀態(tài)的疊加。

另外，多個(gè)量子位會(huì)“糾纏”形成一個(gè)不可分割的整體，也就是說，你操縱了存儲(chǔ)于一個(gè)量子位中的信息，相當(dāng)于操縱了存儲(chǔ)于所有“糾纏”量子位中的信息。

量子計(jì)算機(jī)正是利用了量子糾纏和疊加原理，其計(jì)算能力隨著可操縱的量子位（N）個(gè)數(shù)的增加，呈指數(shù)式（2的N次方）方式增長(zhǎng)，這種超高速的并行計(jì)算，可以解決過去經(jīng)典計(jì)算機(jī)所無(wú)法解決的大規(guī)模計(jì)算問題。量子比特是量子信息處理的基礎(chǔ)，未來(lái)它將帶來(lái)無(wú)條件的安全通信和超高速的量子計(jì)算機(jī)。這種從量子存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)和檢索單個(gè)光子的能力是這些技術(shù)的關(guān)鍵因素，研究人員正在深入研究它們。

最近，瑞士巴塞爾大學(xué)開發(fā)了一種可以存儲(chǔ)光子的存儲(chǔ)設(shè)備。這些量子粒子以光速傳輸，特別適合高速數(shù)據(jù)傳輸。研究人員將它們存儲(chǔ)在原子蒸氣中，然后再將它們讀出，而且不會(huì)太多地改變其量子機(jī)械特性。這種存儲(chǔ)技術(shù)簡(jiǎn)單快速，有望應(yīng)用于未來(lái)的量子網(wǎng)絡(luò)。開發(fā)這種量子網(wǎng)絡(luò)是瑞士國(guó)家量子科學(xué)技術(shù)中心（NCCR QSIT）與這項(xiàng)研究的贊助者歐盟研究與創(chuàng)新框架計(jì)劃的目標(biāo)之一。

巴塞爾大學(xué)的教授 Philipp Treutlein 和 Richard Warburto 領(lǐng)導(dǎo)的物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種特別簡(jiǎn)單快速的量子存儲(chǔ)器，它可在銣原子氣體中存儲(chǔ)光子。他們使用激光器控制存儲(chǔ)和檢索過程。這項(xiàng)技術(shù)不需要冷卻設(shè)備或者復(fù)雜的真空設(shè)備，能夠以一種高度緊湊方式實(shí)現(xiàn)。研究人員也能證明存儲(chǔ)器具有非常低的噪音水平，而且適用于單個(gè)光子。

（責(zé)任編輯：fqj）