圖源：中國科技大學官網(wǎng)

據(jù)悉，該研究團隊基于量子門隱形傳送協(xié)議建立了兩個量子節(jié)點之間的非局域量子門，兩個量子節(jié)點之間的直線距離為7km，分別位于中國科學技術大學東校區(qū)和合肥市大蜀山東側。研究團隊首先在兩節(jié)點間使用通信波段光子和專線光纜進行了量子糾纏態(tài)的遠程分發(fā)。隨后兩節(jié)點分別執(zhí)行本地的兩比特量子門操作。中國科大節(jié)點采用摻銪硅酸釔晶體實現(xiàn)糾纏光子的存儲，直到接收到大蜀山節(jié)點的測量結果，并根據(jù)這一結果執(zhí)行相應的單比特門操作。

實驗結果表明，固態(tài)量子存儲器的糾纏存儲時間達到80.3μs，相比前人工作提升近2倍，并且糾纏存儲的時間模式數(shù)達1097個，使得非局域量子門的生成速率獲得了線性的提升?；诜蔷钟蛄孔娱T，研究團隊進一步操控，實現(xiàn)了量子算法的遠程分布式執(zhí)行。

量子存儲技術是量子信息科學的一個重要分支，其市場化前景非常廣闊，尤其是在量子通信、量子計算和量子測量等領域。

這項技術利用量子力學的原理來存儲信息，設法將量子信息（如量子態(tài)）存儲在某種物理系統(tǒng)中一段時間，以便后續(xù)使用。其特點是突破現(xiàn)有光纖通信的限制，高效、長距離地傳輸、存儲和處理量子信息，并保持數(shù)據(jù)的完整性、安全性，為開發(fā)大規(guī)模量子計算機等應用提供至關重要的支持。

量子計算和量子通信技術的快速發(fā)展，對量子信息的有效存儲需求日益增加。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲方式無法滿足量子信息的特殊性質(zhì)。

量子信息具有疊加性和糾纏性，這些特性使得量子信息不能直接復制或轉換成經(jīng)典信息進行存儲。因此，發(fā)展能夠高效、穩(wěn)定地存儲量子信息的技術成為了研究的重點。

量子存儲介質(zhì)可以實現(xiàn)長達秒級的存儲時間，這對于需要長時間保持量子狀態(tài)的應用非常有價值。由于其可意實現(xiàn)高保真度的量子信息存儲，這對于保持量子信息的完整性至關重要。時間域和頻率域的多模存儲能力，更是提供了更多的靈活性。

量子存儲介質(zhì)的研發(fā)涉及多種物理系統(tǒng)，目前主要的量子存儲介質(zhì)包括固態(tài)存儲器、原子氣體存儲器和光路存儲器等：

固態(tài)存儲器，主要基于金剛石和稀土離子摻雜的固態(tài)晶體。例如，基于金剛石氮空位(NV)色心的核自旋相干時間已經(jīng)達到秒量級。這類材料可以在室溫下工作，且具有較長的相干時間，是目前研究較多的一種量子存儲介質(zhì)。

原子氣體存儲器，通過激光冷卻技術將原子冷卻到接近絕對零度，利用原子內(nèi)部能級作為存儲單元。這種方法可以實現(xiàn)較長的存儲時間，但需要復雜的實驗裝置。

稀土離子摻雜晶體，通過在晶體中摻入特定的稀土元素，利用其電子能級來存儲量子信息。這種介質(zhì)可以實現(xiàn)較高的存儲效率和較長的存儲時間。

光路存儲器，通過光子在光路中的傳播來實現(xiàn)存儲功能。

此外，某些超導電路的專門設計也可以用于量子信息的短期存儲。

由于技術復雜，量子存儲的實現(xiàn)成本偏高，加上對如溫度、磁場等環(huán)境因素敏感，其存儲時間受限，尤其是在室溫條件下。因此，各研究機構面臨如下共同挑戰(zhàn)：提高量子存儲的效率和穩(wěn)定性，實現(xiàn)長時間特別是室溫條件下的量子信息存儲，降低量子存儲系統(tǒng)的復雜性和成本，推動其實用化和商業(yè)化。

除了中國科學技術大學，國內(nèi)清華大學在基于固態(tài)缺陷中心的量子存儲技術上也有所突破，國盾量子在量子保密通信產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及技術服務方面也取得了顯著成果。美國國家標準與技術研究院(NIST)在超導量子比特的量子存儲方面有深入研究，谷歌、IBM等公司在量子計算和量子通信領域進行的大量研究也取得了一系列突破性成果，歐洲量子技術旗艦計劃作為涵蓋了多個歐盟國家的研究機構，在量子存儲材料和技術上有著廣泛的合作和探索。

盡管量子存儲技術仍處于早期發(fā)展階段，但隨著量子計算和量子通信技術的進步以及成本的降低，量子存儲技術將在在未來幾年內(nèi)將逐漸成熟并實現(xiàn)快速增長，發(fā)揮越來越重要的作用，特別是在安全通信、數(shù)據(jù)加密等領域有望帶來革命性的變化。

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