使用超冷原子的量子计算机存储器

克里斯·史密斯向阿尔伯塔大学的玻色-爱因斯坦凝聚态研究员林赛·勒布朗询问了她对量子记忆的研究……

Lindsay -使用这些量子系统进行量子计算的优势在于，我们能够利用量子力学的独特属性，使用量子计算机进行不同的、可能更强大的计算。这是基于量子的事实，在我们研究的原子中有这些离散的能级。所以一开始，你不一定需要这些原子是冷的，但你需要它们是量子的。用这些冷的、凝聚的原子来完成这项工作的好处是，就像我之前提到的，我们消除了随机性，并且能够非常仔细地控制这些原子。

所以我们可以把这些信息，通过我们所说的叠加，在这些不同的层次上进行编码——一点在底部，一点在顶部——然后把它们分散到整个量子系统中，现在，就像我之前说的，更大，宏观，容易控制。我们可以保留信息，然后在稍后的时间再次检索它。而冷凝物使它更清洁，储存时间可以更长，我们可以更好地获取这些信息。这就是我们实验室正在研究的问题之一。

克里斯-这是否意味着，如果我们真的有一台量子计算机，并且要利用这种物理原理，它必须在非常非常低的温度下工作?

林赛:是的，但是只有一小部分需要在这么低的温度下工作。你可以把它想象成PC塔式计算机内部的一个组件。而且会有许多不同的组件一起工作。所以这只是电脑的一个小部件，但是它是必要的部件之一，比如说，内存的工作。

克里斯-我们在说的东西，需要巨大的激光，一屋子的激光才能做出来。你能把它缩小到电脑大小吗?

林赛:希望是这样。在我的实验室里，我们正在做研究。我们不关注这个，但实际上在科罗拉多州有一家名为ColdQuanta的公司，它的使命就是做到这一点。这周我收到了他们的邮件，说现在每个人随时都可以参加BEC考试。所以肯定有人在研究这个问题。

Chris -为什么这将是计算的一个阶段性改变?如果我们得到一台像量子计算机一样工作的计算机，为什么它比我现在用的英特尔奔腾芯片更好呢?

林赛:不一定更好，但是……我想说这是不一样的。它允许我们做不同种类的计算，做得更有效率。量子力学在某些方面非常擅长，其中包括搜索和优化算法。所以它可能允许加速。硬币的另一面实际上与安全有关。在量子通信理论中有很多证据表明通过量子信道传递的信息是无条件安全的。所以你可以有一个新的安全级别，它不是基于目前使用的随机分解算法。

Chris -当然，另一方面，正如一个人对我说的那样:如果我们真的发明了一台量子计算机，它将非常善于考虑所有的选择，以至于我们现有的每一点安全措施都会立即变得无用。这是真的吗?

林赛:没错，但我们需要量子算法。这有两个部分。量子计算机可以突破传统的安全算法;但它也可以提供一条通往新型量子安全的新途径。

克里斯-那我还要多久才能插上我的量子计算机，用它以闪电般的速度上Facebook呢?

林赛:我认为这还需要几十年的时间，但这些量子通信通道的安全性实际上是随时都可以实现的。他们已经在有限的情况下工作了。在这里。