這項研究發(fā)表在本月的《 Nature》雜志上，以及 arXiv網(wǎng)站建設(shè)上。

 

普通的數(shù)字計算機在0和1的二進制系統(tǒng)上運行，稱為“比特”（bit）。但量子計算機要遠遠更為強大。它們可以在量子比特（qubit）上運算，可以計算0和1之間的數(shù)值。例如，一個量子位可以是90%的“0”和10%的“1”。

 

到目前為止，我們已經(jīng)看到了一些量子計算機的雛形，可以做簡單的計算，但一個成熟的量子計算機由許多能夠執(zhí)行復(fù)雜計算的量子位組成，其復(fù)雜程度要遠遠超過目前最強大的超級計算機。

 

在量子計算機中，量子位相當(dāng)于一個處理器。但是你還需要某種形式的量子RAM。耶魯大學(xué)的研究人員之一Gerhard Kirchmair解釋道，光子是一個不錯的選擇，因為他們可以保留很長一段時間及距離的量子態(tài)。不過你需要時不時地改變存儲在光子中的量子信息。耶魯?shù)难芯啃〗M開發(fā)的這項技術(shù)實質(zhì)上是暫時使所使用的光子用于記憶“可寫”，然后將其切換到一個更穩(wěn)定的狀態(tài)。

 

要做到這一點，研究人員利用了一種被稱為“Kerr”的介質(zhì)。一個普通的材料將折射光線，但Kerr介質(zhì)將以不同的方式折射一個刺激，這取決于刺激的程度。Kerr介質(zhì)中光子的量子態(tài)可以用微波場進行很容易地操控。

 

但是一直將這些記憶光子存儲在Kerr媒介中會很不穩(wěn)定，所以研究人員發(fā)明了一種方法，將一個真空的鋁制諧振器放進Kerr介質(zhì)中，使它與一個量子位進行耦合。當(dāng)諧振器是解耦的，光子是穩(wěn)定的。當(dāng)諧振器耦合時，光子是“可寫”的。

 

另外，有的研究人員還發(fā)現(xiàn)了以其他方式穩(wěn)定光子的更復(fù)雜的改變方式，但Kirchmair表示他們的方法更簡單、更實用。

 

這只是讓量子計算進一步實用需要的一個重要步驟。去年，研究人員宣布了 一個新的方法來創(chuàng)造光子，和用其他方法來開發(fā) 單一的原子晶體管。