量子網路的飛躍　光子存儲器的革新

最近發表在Physical Review Letters上的一項研究中，中國科學院（CAS）中國科學技術大學（USTC）的郭光燦教授所領導的研究團隊，利用在摻鉺晶體植入一可用雷射書寫技術的波導（可以傳遞波的介質，例如光），在電信領域革新了量子存儲技術。

在講述新研究前，先來簡單解釋一下何謂量子、量子位元與量子網路。

量子（Quantum）其實並非一種粒子，而是一種數學概念，形容某種物質能表現出物理性質的最小單位。例如光子是光的最小單位，水分子也是水特性的最小單位，氫原子也是氫特性的最小單位，上述所提到的都可以是量子。

量子位元（qubit）則類似於我們常聽到的位元0 / 1，不同於古典位元非0即1的特性，量子位元可以同時是0與1，你可以想像成一個量子位元可以攜帶不同比例的0 / 1，其中的0 / 1會互相糾纏影響。這表示，量子位元除了攜帶更多的資訊，且擁有更高的安全性。

量子網路，本身概念與就光纖網路類似，但擁有較高的安全性。量子網路在量子節點中使用量子密鑰發布，安全性較高，你可以想像，由於量子位元中0 / 1是相互糾纏的，當有駭客想要竊取資料時，位元中的0 / 1會被改變，造成其訊息內容不同，達到加密的作用。

講回到這項新的研究，量子存儲器在量子網路中扮演相當重要的角色。而為了在現有的光纖網路基礎下建構量子網路，此設備必須能在電信波長下運作。然而這也限制了現有的存儲設備並不能達到自由存儲與檢索的功能。

研究團隊利用在摻鉺晶體植入一可用雷射書寫技術的波導製成新的量子存儲器。並於最後發現，這種方法除了使光子存儲效率提高5倍，並且量子存儲保真度高達98.3%，大幅降低了長距離傳輸損耗。這項研究將是大型量子網路領域的重大一步。（編譯／高晟鈞）

資料來源:Phys.org

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