محققان در کانادا با به کارگیری مدهای نوسانی مولکول‌ها، توانسته‌اند حافظه کوانتومی بسازند که همدوس و خطی است و می‌تواند تا ۱ نانوثانیه فوتون‌ها را ذخیره کند. آن ها امیدوارند که این حافظه مولکولی بر روی یک ریزتراشه جا بگیرد.

پردازنده‌های کوانتومی همانند همتایان کلاسیکی خود، برای ذخیره و بازگردانی اطلاعات به صورت برهم‌نهی حالات به حافظه‌های سریع و قابل‌اعتماد نیاز خواهند داشت. پژوهشگران چند فناوری فوتونیکی را دنبال می‌کنند تا با ذخیره‌ اطلاعات کوانتومی در جامدات، یون‌ها و بخارهای اتمی مخصوص، به این مهم دست یابند. فیلیپ باستارد (Philip Bustard) و همکارانش در شورای تحقیقات ملی (NRC) کانادا اکنون نوع دیگری از محیط ذخیره‌سازی را بررسی کرده‌اند: مدهای نوسانی مولکول‌ها. آزمایش‌ آن‌ها که در فیزیکال ریویو لترز به چاپ رسیده، نشان می‌دهد که سامانه مولکولی می‌تواند به عنوان یک حافظه کوانتومی مولکولی سریع و کارآمد عمل کند.

باستارد و همکارانش پالس‌های لیزری ۱۰۰-فمتوثانیه‌ای را به یک سلول مملو از H₂ فرستادند تا فوتون‌ها را روی یک آنسامبل همدوس نوسانی بنگارند و بعد از یک تاخیر زمانی، دوباره آن‌ها را بخوانند. در فرایند نگارش، پالس‌های لیزر از H₂ به شکل ناکشسان پراکنده می‌شوند و بنابراین مولکول‌ها در حالت برانگیخته نوسانی باقی می‌مانند. خوانش با استفاده از پالس‌هایی انجام می‌شود که با بازگسیل فوتون‌های جذب‌شده، مولکول‌ها را به حالت پایه برمی‌گردانند.

پژوهشگران NRC بازدهی نگارش را تقریبا ۳۰٪ و بازدهی خوانش را بیش از ۶۰٪ اندازه گیری کردند که به عواملی همچون فشار گاز بستگی دارد. همچنین توانستند فوتون‌ها را تا حدود یک نانوثانیه ذخیره کنند. همچنین محققان نشان می‌دهند که این حافظه همدوس و خطی است که ویژگی‌های ضروری برای حافظه کوانتومی هستند و چون پهنای باند حافظه به خوبی با چشمه‌های فوتون فمتوثانیه‌ای موجود تطابق دارد، نویسندگان امیدوارند که این نتیجه اصولی به حافظه‌های فوتونی سریعی ختم شوند که بر یک ریزتراشه جا بگیرند. این طرح نسبت به دیگر روش‌ها چند مزیت دارد، اما مهم‌تر از همه آن‌که چنین حافظه‌های فوتونی می‌توانند در سرعت تراهرتز کار کنند، در حالی که طراحی‌های دیگر اکثرا به بازه گیگاهرتز محدودند.

منبع: Molecular Memory for Light

مرجع: Toward Quantum Processing in Molecules: A THz-Bandwidth Coherent Memory for Light