編譯／高晟鈞 量子計算機所具備的量子特性，使其能做到現今大多數工程計算機所難以處理的問題。有別於一般的物理特性 …

編譯／高晟鈞

量子計算機所具備的量子特性，使其能做到現今大多數工程計算機所難以處理的問題。有別於一般的物理特性，量子所帶來的量子優勢，使其不只侷限在無線通信上，甚至能涵蓋從金融到製藥等不同領域。

然而構建大型量子計算機的一大挑戰，如何有效連接不同信息節點的方式。這些節點就如同現今時常聽到的路由器，它能連接乙太網路到像是電腦、印表機等設備；然而，這些傳統信息設備並不能直接轉化成量子設備。

同時，不同於傳統0與1的信息位元存儲，量子信息可以同時為0與1；這使得量子位元所攜帶的信息變得更複雜且脆弱。這些信息可以被光子所攜帶，而光子透過波導相互串聯。這些波導可以是單向或雙向的，但每個波導只能在一個方向移動光子；因此隨著量子網路的發展，如何有效向特定方向發射光子將成為最重要的課題，但透過額外組件加強單向波導容易使信息失真。

為了改善這點，研究團隊構建了一個包含4個量子位元的模塊。單個量子位元發射光子時，它向我左或向右的傳遞是隨機的；為了規避這個問題，研究人員利用兩個量子位元組合使其具備量子糾纏特性，以確保光子沿正確方向傳導。

簡單來說，信息的發送和接受方分別擁有兩個量子位元，分別為左側量子位元和右側量子位元，這兩個位元同時存在，且會發生量子干涉。根據量子糾纏，我們可以知道，只要決定其中一位元的狀態，便能得知另外一者的狀態；而研究團隊透過選擇正確的相位貝爾態，研究人員可以選擇光子穿過波導的方向。

最後利用相同的原理可以在另一模塊接受光子。光子有一定的頻率，與平時收聽電台相同，當我們選擇正確的無線電頻率，便能收到該頻率所傳輸的音樂。

這項技術實施了超過96%的保真度，通過有效地向特定方向發射光子，這將是實現量子網路架構化的重要一步，可以透過集合許多小規模的處理器組合成一個更大規模，且功能更強的量子處利器。

資料來源:Phys.org

這篇文章 量子網路革新 提高信息傳遞保真度 最早出現於 科技島-掌握科技新聞、科技職場最新資訊。

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（ …

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

這篇文章 量子網路的飛躍　光子存儲器的革新 最早出現於 科技島-掌握科技新聞、科技職場最新資訊。