中国科学家成功将光存储超过1小时,实现量子存储领域重大突破!

袁浩说 2025-03-06 11:26:30

你是否想过,稍纵即逝的光芒也能像声音一样被存储?

这听起来像是天方夜谭,但中国科学家却让它变成了现实。

一项突破性的研究成果刊登在《自然-通讯》上,宣布实现了长达67分钟的光存储,这不仅打破了世界纪录,更开启了量子科技的新纪元。

这项成就究竟是如何实现的?

它又将如何改变我们的未来?

让我们一起深入探究这项令人惊叹的科学突破。

这项研究的核心在于,中国科学家成功地将光信号转化为声波,并将其存储在一种特殊的薄膜材料中。

这就像是用留声机记录声音一样,将光的频率、波幅等信息“刻”成机械振动,从而实现了对光的长时间存储。

这项技术将光存储时间从原先的1秒以内提升到4035秒,翻了4000多倍,为量子计算机的发展提供了关键的“硬盘”技术。

此前,全球顶尖实验室为“留住光”苦苦探索了十几年,存储时间始终难以突破1秒的瓶颈。

中国团队的突破性进展无疑给量子科技领域注入了一针强心剂,也为量子计算机的实用化铺平了道路。

光,作为一种电磁波,以每秒30万公里的速度传播,捕捉和存储它都极其困难。

为了攻克这一难题,北京量子院的科学家们另辟蹊径,将光信号转换成声波,并存储于薄膜之中。

这种巧妙的转化方式,有效地解决了光存储的难题。

选择合适的存储介质是这项技术成功的关键。

传统的金属铝、氮化硅薄膜只能将光存储几毫秒。

中国团队此次选用了单晶碳化硅薄膜作为存储介质。

这种材料内部结构高度规整,如同乐高积木般排列,振动损耗极低,仅为8.2毫赫兹,比传统材料稳定上万倍,为长时间存储光信号提供了坚实的基础。

实验数据表明,21种机械振动模式中有19种的品质因子突破1亿大关,远超现有所有量子存储方案。

这项突破性的成果并非一蹴而就,它凝聚了国际科研合作的智慧。

北京量子院与芬兰阿尔托大学携手搭建了三维超导微波谐振腔装置,能够精准捕捉比头发丝振动还细微千万倍的机械模式。

他们还开发出连续波泵浦-探测方案,将声子相干存储时间提升至4035秒,相当于给量子信息加了一把“时间静止锁”。

单晶碳化硅的低温适配性也是这项技术的一大亮点。

即使在零下270℃的极低温度下,它依然能够稳定工作,完美契合超导量子芯片的运行环境。

这意味着未来的量子计算机可以直接插入存储模块,实现计算存储一体化,正如李铁夫研究员所说:“以前量子芯片像只有CPU没硬盘的电脑,现在咱们把固态硬盘装进去了”。

光存储技术的突破将对多个领域产生深远的影响。

量子密钥分发距离有望从百公里级提升至千公里级,未来北京到上海的量子通信或许无需中继站就能实现。

药物研发所需的分子模拟时间将从百年缩短至分钟级,有望将药物研发周期缩短90%。

此外,基于该技术的引力波探测器灵敏度将提升百万倍,即使是黑洞碰撞产生的时空涟漪也能清晰捕捉。

新的突破也带来了新的挑战。

现有的量子计算机大多仅有几十个量子比特,而存储时长却突然暴涨到1小时,这是否会造成“硬件等软件”的尴尬局面?

中国科学技术大学最新发布的“祖冲之三号”量子计算机拥有105个可用比特,它与这项突破性存储技术的结合令人充满期待。

目前,研究团队正致力于攻关多通道存储技术,目标是实现24小时的存储时长。

随着量子计算机计算速度和存储容量的不断提升,我们是否很快就能看到首个能够处理天气预报级复杂任务的量子原型机?

这场由中国领跑的存储革命,正在给全球科技竞赛按下快进键,未来又将带来哪些惊喜,让我们拭目以待。

0 阅读:3

袁浩说

简介:袁浩说