Kvantminnen

Kvantminne är en anordning eller medium som kan lagra kvantinformation, oftast i form av kvanttillstånd hos fotoner, och återge det vid ett senare tillfälle. Syftet är att behålla kvantkopplingar och andra kvanttillstånd under en tidsperiod som möjliggör kommunikation eller beräkning.

Kvantminnen fungerar vanligtvis genom att mappa ett fotoniskt kvanttillstånd till materiella excitationslägen i ett samling av spinn eller atomer. Olika protokoll används, till exempel elektromagnetisk transparens (EIT), Raman-protokoll och atomic frequency comb (AFC), för att lagra och senare återfrigöra fotonens kvantstatus. Fas och överensstämmelse mellan fotonet och lagringen bevaras under lagringen.

Plattformar för kvantminnen inkluderar atomer i gasform (till exempel rubidium eller cesium), sällsynta jordartsjoner dopade kristaller som Pr:Y2SiO5 eller Eu:Y2SiO5, samt NV-centra i diamant. Hårdvaran sträcker sig även till superledande kvantkretsar som kan lagra mikrovågsfotoner och optomekaniska minnen. Olika system erbjuder olika lagringstider och bandbredd.

Nyckelparametrar är lagringstid eller coherence time, lagrings- och återvinningsgrad (effektivitet), bevarande fidelitet, bandbredd och multimodala kapacitet, det vill säga hur många kvantlägen samtidigt kan lagras.

Användningar innefattar kvantnätverk och kvantåterupprepare som utökar räckvidden för kvantkommunikation, samt synkronisering av flera kvantenheter och vissa kvantmätnings- eller förstärkningsmetoder.

Utmaningar inkluderar decoherence, tekniska förluster, störningar och svårigheten att integrera olika plattformar i skala. Forskningen fokuserar på längre lagringstider, högre fidelitet och större multimodalitet samt kompatibilitet med befintliga kommunikationsnätverk.