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量子信息時(shí)代存儲(chǔ)器技術(shù)面臨飛躍

2017年07月27日 11:20:54來(lái)源：今日頭條-存在之輕點(diǎn)擊量：37080

導(dǎo)讀由經(jīng)典信息走向量子信息的時(shí)代，量子存儲(chǔ)器是*的基礎(chǔ)器件。對(duì)比經(jīng)典存儲(chǔ)器的功能，量子存儲(chǔ)器應(yīng)當(dāng)是可以存儲(chǔ)量子狀態(tài)的。量子存儲(chǔ)器在量子信息科學(xué)中具有許多重要的功能：

　　【中國(guó)安防展覽網(wǎng) 企業(yè)關(guān)注】近來(lái)，中國(guó)大陸在存儲(chǔ)器領(lǐng)域的發(fā)展再次火熱起來(lái)，其中引人關(guān)注的是合肥方面的動(dòng)作。據(jù)稱，合肥相關(guān)方面投資的合肥長(zhǎng)鑫公司將投入約500億元，在合肥打造月產(chǎn)能12.5萬(wàn)片的12英寸晶圓廠晶圓生產(chǎn)線。另有消息稱，北京兆易創(chuàng)新也將加入該項(xiàng)計(jì)劃。盡管事后兆易創(chuàng)新發(fā)布澄清說(shuō)明，稱目前僅處于初期接觸階段。但這些信息也說(shuō)明了合肥正在盡力形成一個(gè)存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展聚集地。

　　存儲(chǔ)器的功能就是把信息存儲(chǔ)起來(lái)。信息的存儲(chǔ)是是人類(lèi)文明傳遞的重要手段，也是現(xiàn)代信息技術(shù)的一個(gè)核心環(huán)節(jié)。伴隨著人類(lèi)歷史的發(fā)展，信息存儲(chǔ)的介質(zhì)也在不斷變化。信息可以脫離人本身以文字等形式保存起來(lái)并傳遞下去。人們先后使用過(guò)石頭雕刻、繩子打結(jié)、書(shū)本、磁盤(pán)、光盤(pán)等各種形式的存儲(chǔ)器?，F(xiàn)代數(shù)字信息處理是基于二進(jìn)制計(jì)算機(jī)的，所以經(jīng)典的存儲(chǔ)器都是存儲(chǔ)比特的，也就是存儲(chǔ)兩種經(jīng)典狀態(tài)之一：0或者1。大量比特的組合構(gòu)成我們所需要的信息。經(jīng)典存儲(chǔ)器隨處可見(jiàn)，包括電腦、手機(jī)內(nèi)的內(nèi)存、硬盤(pán)，以及便攜式U盤(pán)等。

　　由經(jīng)典信息走向量子信息的時(shí)代，量子存儲(chǔ)器是*的基礎(chǔ)器件。對(duì)比經(jīng)典存儲(chǔ)器的功能，量子存儲(chǔ)器應(yīng)當(dāng)是可以存儲(chǔ)量子狀態(tài)的。量子存儲(chǔ)器在量子信息科學(xué)中具有許多重要的功能：

　　(1)建立大尺度量子網(wǎng)絡(luò)。

　　量子網(wǎng)絡(luò)是長(zhǎng)程量子通信和分布式量子計(jì)算的載體，它可以基于量子糾纏建立起來(lái)。單個(gè)光子是量子糾纏、量子信息的理想載體，然而單個(gè)光子在光纖網(wǎng)絡(luò)中傳輸面臨指數(shù)級(jí)的損耗，單光子穿越100千米光纖的幾率是百分之一，而穿越500千米光纖的幾率則降至100億分之一。一個(gè)典型的解決方案是量子中繼，其基本思想是把大尺度網(wǎng)絡(luò)分割成多段小尺度網(wǎng)絡(luò)。比如500千米的量子糾纏傳輸可以分解為五段100千米的短程糾纏，在短程糾纏依次成功建立的條件下，再利用糾纏交換建立遠(yuǎn)程糾纏。大尺度量子網(wǎng)絡(luò)要解決的核心問(wèn)題就是高性能量子存儲(chǔ)器的物理實(shí)現(xiàn)。

　　(2)構(gòu)建量子計(jì)算機(jī)。

　　和經(jīng)典計(jì)算機(jī)一樣，通用量子計(jì)算機(jī)也需要量子存儲(chǔ)器(內(nèi)存)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的計(jì)算功能。依據(jù)具體計(jì)算芯片的不同，該存儲(chǔ)器要存儲(chǔ)相應(yīng)的量子信息載體。以線性光學(xué)量子計(jì)算為例，多光子是一種基本的計(jì)算資源，可是直接產(chǎn)生多光子非常困難。存儲(chǔ)器的壽命是產(chǎn)生光子所需要一次操作時(shí)間的100倍，那么就可以在存儲(chǔ)器壽命范圍內(nèi)，做大100次重復(fù)嘗試發(fā)射光子直到成功，從而把一個(gè)P=1%幾率的光子源轉(zhuǎn)變?yōu)榇_定性光子源，并進(jìn)一步獲得多光子源。

　　(3)實(shí)現(xiàn)量子U盤(pán)。

　　以上提到的應(yīng)用中量子存儲(chǔ)器的壽命一般在秒量級(jí)及以下，存儲(chǔ)器都是固定在某個(gè)地點(diǎn)配合光子來(lái)實(shí)現(xiàn)諸多功能。2015年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)稀土離子摻雜晶體的自旋態(tài)量子相干壽命長(zhǎng)達(dá)6小時(shí)。這是量子系統(tǒng)相干壽命的高水平，并且有望進(jìn)一步提升至幾天的量級(jí)。該結(jié)果對(duì)量子信息科學(xué)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。固態(tài)量子存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量可達(dá)100個(gè)量子比特。這個(gè)容量已經(jīng)遠(yuǎn)大于地球上所有經(jīng)典存儲(chǔ)器之和。

　　由于量子信息且不可放大，量子存儲(chǔ)器在量子信息中的地位比經(jīng)典存儲(chǔ)器在經(jīng)典信息中的地位更加重要。量子U盤(pán)研究當(dāng)前面臨的主要挑戰(zhàn)是如何把單個(gè)光子率地存儲(chǔ)進(jìn)長(zhǎng)壽命的自旋態(tài)中以及提高實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)輸中的抗環(huán)境噪聲能力。伴隨以上研究的逐步推進(jìn)，量子U盤(pán)有望進(jìn)入實(shí)用環(huán)節(jié)。

　　原標(biāo)題信息存儲(chǔ)技術(shù)面臨飛躍：量子硬盤(pán)不再遙遠(yuǎn)

關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器硬盤(pán)錄像機(jī)

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