■香港科大及華南師範大學研究團隊，創出光子量子記憶體新紀錄。左起：張善超、杜勝望、朱詩亮及顏輝。 科大圖片香港文匯報訊（記者 姜嘉軒）正如傳統電腦中的記憶體，量子記憶體是量子電腦中不可或缺的組件。香港科技大學及華南師範大學的研究團隊最近創新紀錄，將單光子量子記憶體的效能提升至85%以上、保真度超過99%。是次研究成果使量子電腦應用推進一步，亦為新一代量子互聯網奠定基礎。有關結果近日獲選為權威期刊《自然．光子學》的封面故事。
量子電腦是建基於量子力學規律的新一代數據處理器，不但能克服傳統電腦的限制，其強大計算能力更有望拓闊基本科學的界限，譬如協助研發新藥物、破解天文學謎思，或開發更準確的預測系統與優化計劃等。
至於光子量子記憶體，可以儲存並讀取飛行單光子的量子態，但要製備高效能的量子記憶體，至今仍是一個重大挑戰，因為這需要一個高效的光子──物質的量子接口。
此外，由於單一光子的能量非常微弱，極容易被雜亂的背景光所蓋過。因此量子記憶體的效能長期被局限於50%以下，低於可讓量子記憶體作實際應用的門檻數值。
突破全球瓶頸 效能超85%
由科大物理學系及蒙民偉納米科技研究所教授杜勝望、科大博士畢業生及現華南師大副研究員張善超、前科大博士後及現任華南師大教授顏輝，以及來自華南師大與南京大學的教授朱詩亮所帶領的研究團隊，首次突破瓶頸，將單光子量子記憶體的效能提升至85%以上、保真度超過99%。
團隊利用激光和磁場，將數以億計的銣（Rubidium）原子捕捉到一個毛髮狀的窄小空間之中，並將這些原子冷卻至接近絕對零度（約0.00001 K），從而創造了一個量子記憶體。團隊還巧妙地將單個光子與光學噪音區分開來。
是次研究成果使量子電腦「大眾化」邁前一步。這種量子記憶體還可被用作量子網絡的中繼器，為新一代量子互聯網奠定基礎。
相對於傳統電腦的計算位元「比特」（bit）只可以處理0或1的資訊，量子電腦以「量子比特」（qubit）進行計算，每個單位能同時處理0和1，令運算速度可望幾何級數提升。杜勝望表示，是次研究將量子比特編碼到單個飛行光子的偏振態上，並將之儲存到利用激光冷卻了的原子團中。雖然是次實驗只展示了對單一量子比特的儲存操作，但此發現卻為未來的量子技術與工程帶來新的可能。