5/8/2014,最新一期的權威科學期刊《自然》雜志子刊《自然光子學》上刊登了上海交通大學物理與天文系特別研究員金賢敏及其英國牛津大學、德國馬普所合作者的最新研究成果：首次在空心光纖中實現單光子級寬帶光存儲，并同刊配發(fā)了采訪文章。這項工作標志著向實現可集成化的量子信息存儲器件邁出了重要的一步。

　　當前，信息技術的發(fā)展遇到了兩大瓶頸，一是隨著芯片集成度的不斷提高，計算機的運算速度將達到極限，二是人類計算能力和數學的不斷進步，使得現有的信息安全系統(tǒng)面臨嚴重的威脅。從本世紀初開始，光子逐漸取代電子成為信息的主要載體，正掀起現代文明的第二次信息技術革命。特別是量子物理與信息技術相結合，開拓了與經典方式具有本質區(qū)別的全新的信息處理和通信方式，能夠用一種革命性的方式對信息進行編碼、存儲、傳輸和操縱，在提高運算速度和確保信息安全等方面突破傳統(tǒng)信息技術面臨的計算能力和信息安全兩大瓶頸。

　　量子信息技術有望實現無條件安全的保密通信，超高速的計算，超精密的成像和傳感等革命性的技術飛躍，在未來的金融、軍事和公共信息安全等方面有極大的發(fā)展前景。近年來量子信息技術得到了國際學術界，科技界以及國家戰(zhàn)略層面的廣泛關注，已成為新一代信息技術發(fā)展的重要戰(zhàn)略性方向。世界主要發(fā)達國家紛紛投入巨資設立專項基金和建立研究中心。例如今年英國財政部就宣布要在5年內專門投入2.7億英鎊到量子技術的研究和發(fā)展上。

　　然而光子和邏輯門本身的隨機性使得大規(guī)模的量子體系無法同時工作，目前的量子信息研究都只是停留在原理性的小規(guī)模演示水平上，因此解決隨機性是量子信息技術真正邁向實用化的關鍵。量子存儲能讓多個隨機產生的飛行光子停在存儲器里，在需要的時候把它們同時釋放出來，從而實現把隨機的過程變?yōu)橥降倪^程，是目前最有希望推動量子信息技術走向大規(guī)模實用化的辦法。

　　世界各國的物理學家正在各種物理體系和機制中尋找最佳的量子存儲器實現形式。目前，可做到單光子級別的光存儲器大多要在超低溫等特殊環(huán)境下運行，系統(tǒng)復雜、龐大且昂貴，無法滿足實用化要求。金賢敏同合作者在過去的幾年中發(fā)展出了一種唯一可在室溫下運行的寬帶光存儲技術。在前期工作基礎上，他們將目標瞄準可集成化的光存儲裝置，用裝載原子氣體的空心光纖代替?zhèn)鹘y(tǒng)的原子蒸氣池，并成功實現了單光子級別的寬帶光存儲。這種光存儲裝置具有非常迷人的優(yōu)勢，例如，可在室溫下運行、高效率和可以進行大規(guī)模集成等。


量子信息存儲集成化研究領域重大發(fā)展

　　目前金賢敏課題組在985工程和國家自然科學基金支持下，正在上海交通大學搭建世界第二臺室溫寬帶光存儲裝置，作為具有后發(fā)優(yōu)勢的2.0版，有望在各項指標上獲得大幅提升。真正可實用化、可集成和可擴展的通用量子信息存儲器將實質性地推動遠距離量子通信，光量子計算和量子精密測量等領域的發(fā)展。


來源：上海交通大學新聞網