Comme la mémoire dans les ordinateurs conventionnels, Les composants de la mémoire quantique sont essentiels pour les ordinateurs quantiques, une nouvelle génération de processeurs de données qui exploitent la mécanique quantique et peuvent surmonter les limitations des ordinateurs classiques. Avec leur puissante puissance de calcul, les ordinateurs quantiques peuvent repousser les limites de la science fondamentale pour créer de nouveaux médicaments, expliquer les mystères cosmologiques, ou améliorer la précision des prévisions et des plans d'optimisation. Les ordinateurs quantiques devraient être beaucoup plus rapides et puissants que leurs homologues traditionnels car les informations sont calculées en qubits, lequel, contrairement aux bits utilisés dans les ordinateurs classiques, peut représenter à la fois zéro et un dans un super-état simultané.

La mémoire quantique photonique permet le stockage et la récupération d'états quantiques à photon unique volants. Cependant, la production d'une mémoire quantique aussi hautement efficace reste un défi majeur car elle nécessite une interface quantique photon-matière parfaitement adaptée. Pendant ce temps, l'énergie d'un seul photon est trop faible et peut être facilement perdue dans la mer bruyante de l'arrière-plan lumineux parasite. Pendant longtemps, ces problèmes ont réduit l'efficacité de la mémoire quantique à moins de 50 %, une valeur seuil cruciale pour les applications pratiques.

Maintenant, pour la première fois, une équipe de recherche conjointe dirigée par le professeur Du Shengwang de HKUST, Prof. Zhang Shanchao de SCNU, Le professeur Yan Hui de SCNU et le professeur Zhu Shi-Liang de SCNU et de l'Université de Nanjing ont trouvé un moyen d'augmenter l'efficacité de la mémoire quantique photonique à plus de 85 % avec une fidélité de plus de 99 %.

L'équipe a créé une telle mémoire quantique en piégeant des milliards d'atomes de rubidium dans un minuscule, un espace semblable à un cheveu - ces atomes sont refroidis jusqu'à presque zéro absolu (environ 0,00001 K) à l'aide de lasers et d'un champ magnétique. L'équipe a également trouvé un moyen intelligent de distinguer un seul photon de la lumière de fond bruyante. Cette découverte rapproche le rêve d'un ordinateur quantique universel de la réalité. De tels dispositifs de mémoire quantique peuvent également être déployés en tant que répéteurs dans un réseau quantique, jeter les bases d'une nouvelle génération d'Internet quantique.

"Dans ce travail, nous codons un qubit volant sur la polarisation d'un seul photon et le stockons dans les atomes refroidis par laser, " a déclaré le professeur Du. "Bien que la mémoire quantique démontrée dans ce travail ne soit que pour une opération de qubit, cela ouvre la possibilité d'une technologie et d'une ingénierie quantiques émergentes à l'avenir. »

La découverte a récemment été publiée en couverture de la revue faisant autorité Photonique de la nature , le dernier d'une série de recherches du laboratoire du professeur Du sur la mémoire quantique, commencé en 2011.