kvanttimuisteisiin

Kvanttimuisteisiin tarkoitetaan järjestelmiä ja laitteita, jotka pystyvät tallentamaan kvanttivanoja eli kvanttitiloja ja palauttamaan ne myöhemmin säilyttäen kvanttitiedon laadukkaan epämuunneltuna. Ne ovat keskeisiä kvantti-viestinnässä ja kvanttiverkkojen rakennuspalikoita, koska ne mahdollistavat tiedon väliaikaisen varastoinnin ja ajoituksen.

Perusperiaatteet ja toteutustavat jakautuvat pääasiassa optisiin ja solid-state -alustoihin. Optiset kvanttimuisteet tallentavat fotoneja atomijoukkoihin tai kideihin ja käyttävät tekniikoita kuten elektromagneettinen läpinäkyvyys (EIT), atomien taajuusjoustoon perustuvat menetelmät sekä gradientti-echo-tyyppiset muistitekniikat. Esimerkkejä alustoista ovat harvoin dopatut kideaineet kuten Pr:Y2SiO5 ja Eu:Y2SiO5 sekä NV-keskukset timantissa, sekä kylmäatomijoukot ja ionimuistit. Solid-state -muistit voivat tallentaa kvanttitietoa magneettisissa tai sähköisissä tiloissa, usein vaativien matalien lämpötilojen ja tarkempien kontrollien kanssa.

Keskeisiä suorituskykymittareita ovat säilytysaika (coherence time), kirjoitus- ja lukutehokkuus, säilytyksen kokonaistehokkuus (fidelity) sekä multimode-kapasiteetti ja tallennuskaistanleveys. Näiden ominaisuuksien parantaminen on keskeinen tutkimusaihe.

Käyttökohteita ovat kvantti-repeattiverkostot, joiden avulla pitkämatkaisessa kvantti-viestinnässä voidaan kiertää lossaus- ja häviövaikutuksia, sekä yleisemmin kvanttiverkkojen ja kvanttiviestinnän infrastruktuurien rakentaminen. Haasteita ovat koherenssin ylläpito, häiriöt, kustannukset sekä järjestelmien integrointi valokennojen ja muiden komponenttien kanssa. Tutkimus etenee sekä optisissa että solid-state alustoissa kohti pidempiä säilytysaikoja ja parempaa käytännön yhteensopivuutta.