Como a memória em computadores convencionais, os componentes da memória quântica são essenciais para os computadores quânticos - uma nova geração de processadores de dados que exploram a mecânica quântica e podem superar as limitações dos computadores clássicos. Com seu potente poder computacional, computadores quânticos podem ultrapassar os limites da ciência fundamental para criar novos medicamentos, explicar mistérios cosmológicos, ou aumentar a precisão das previsões e planos de otimização. Espera-se que os computadores quânticos sejam muito mais rápidos e poderosos do que seus equivalentes tradicionais, pois as informações são calculadas em qubits, que, ao contrário dos bits usados ​​em computadores clássicos, pode representar zero e um em um superestado simultâneo.

A memória quântica fotônica permite o armazenamento e a recuperação de estados quânticos de um único fóton voador. Contudo, a produção dessa memória quântica altamente eficiente continua sendo um grande desafio, pois requer uma interface quântica fóton-matéria perfeitamente combinada. Enquanto isso, a energia de um único fóton é muito fraca e pode ser facilmente perdida no mar barulhento de luz de fundo difusa. Por muito tempo, esses problemas suprimiram a eficiência da memória quântica para menos de 50 por cento - um valor limite crucial para aplicações práticas.

Agora, pela primeira vez, uma equipe de pesquisa conjunta liderada pelo Prof. Du Shengwang da HKUST, Prof. Zhang Shanchao da SCNU, O Prof. Yan Hui da SCNU e o Prof. Zhu Shi-Liang da SCNU e da Universidade de Nanjing encontraram uma maneira de aumentar a eficiência da memória quântica fotônica para mais de 85 por cento com uma fidelidade de mais de 99 por cento.

A equipe criou essa memória quântica prendendo bilhões de átomos de rubídio em um minúsculo, espaço semelhante a um cabelo - esses átomos são resfriados até quase zero absoluto (cerca de 0,00001 K) usando lasers e um campo magnético. A equipe também encontrou uma maneira inteligente de distinguir um único fóton da luz de fundo barulhenta. A descoberta traz o sonho de um computador quântico universal um passo mais perto da realidade. Esses dispositivos de memória quântica também podem ser implantados como repetidores em uma rede quântica, estabelecendo as bases para uma nova geração de internet baseada em quantum.

"Nesse trabalho, codificamos um qubit voador na polarização de um único fóton e o armazenamos nos átomos resfriados a laser, "disse o Prof Du." Embora a memória quântica demonstrada neste trabalho seja apenas para uma operação qubit, abre a possibilidade para tecnologia quântica emergente e engenharia no futuro. "

A descoberta foi publicada recentemente como matéria de capa do jornal oficial Nature Photonics , a última de uma série de pesquisas do laboratório do Prof Du sobre memória quântica, começou em 2011.