Liksom minne i konventionella datorer, kvantminneskomponenter är avgörande för kvantdatorer - en ny generation dataprocessorer som utnyttjar kvantmekanik och kan övervinna begränsningarna hos klassiska datorer. Med sin kraftfulla beräkningskraft, kvantdatorer kan skjuta gränserna för grundläggande vetenskap för att skapa nya läkemedel, förklara kosmologiska mysterier, eller öka noggrannheten i prognoser och optimeringsplaner. Kvantdatorer förväntas vara mycket snabbare och kraftfullare än deras traditionella motsvarigheter eftersom information beräknas i qubits, som, till skillnad från bitarna som används i klassiska datorer, kan representera både noll och en i en samtidigt superstat.

Fotoniskt kvantminne möjliggör lagring och hämtning av flygande enkelfotonkvanttillstånd. Dock, produktion av så mycket effektivt kvantminne är fortfarande en stor utmaning eftersom det kräver ett perfekt matchat kvantgränssnitt för foton-materia. Under tiden, energin i en enda foton är för svag och kan lätt gå förlorad i det bullriga havet av vilseljus bakgrund. Under en lång tid, dessa problem dämpade kvantminnets effektivitet till under 50 procent - ett tröskelvärde avgörande för praktiska tillämpningar.

Nu, för första gången, ett gemensamt forskargrupp som leds av prof. Du Shengwang från HKUST, Prof. Zhang Shanchao från SCNU, Professor Yan Hui från SCNU och professor Zhu Shi-Liang från SCNU och Nanjing University har hittat ett sätt att öka effektiviteten hos fotoniskt kvantminne till över 85 procent med en trohet på över 99 procent.

Teamet skapade ett sådant kvantminne genom att fånga in miljarder rubidiumatomer i en liten, hårliknande utrymme-dessa atomer kyls ner till nästan absolut noll (cirka 0,00001 K) med hjälp av lasrar och ett magnetfält. Teamet hittade också ett smart sätt att skilja en enda foton från det bullriga bakgrundsljuset. Fyndet för drömmen om en universell kvantdator ett steg närmare verkligheten. Sådana kvantminnesenheter kan också distribueras som repeaters i ett kvantnätverk, lägga grunden för en ny generation kvantbaserat internet.

"I det här arbetet, vi kodar en flygande qubit på polarisationen av en enda foton och lagrar den i de laserkylda atomerna, "sade prof Du." Även om kvantminnet som demonstreras i detta arbete endast är för en qubit -operation, det öppnar möjligheten för framväxande kvantteknik och teknik i framtiden. "

Fyndet publicerades nyligen som en omslagsberättelse för den auktoritativa tidskriften Nature Photonics , den senaste av en serie forskning från Prof Du's lab om kvantminne, började först 2011.