在 2022 年 7 月 27 日发布于《自然·通讯》期刊上的一篇文章中，橡树岭国家实验室（ORNL）的科学家们，介绍了一种可让量子计算机以光子形式存储更多信息的强大技术 。据悉，传统计算机以二进制比特位（0 或 1）来存储和处理信息，但量子计算机则通过可借助量子比特的“叠加态”而极大地提升这种能力 。

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（来自：ORNL）
有趣的是，ORNL 研究团队提出了一种被称作“qudits”的新兴量子比特，宣称能够让普通量子比特（qubit）更上一层楼 。

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文章指出，qudits 理论上可包含数十种不同的值、而不像量子比特那样只有两种值，因而能够极大地提升数据处理和存储的潜力 。

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更棒的是，qudits 对可能破坏量子比特的外部“噪声”也更具弹性 。不过难点在于，人们很难测量或读取存储在 qudits 上的数据 。

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有鉴于此，ORNL、普渡大学（Purdue University）和瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究人员们，开发了一项能够更可靠地生成和读取 qudits 的新技术 。

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实验表明，其能够生成容纳多达 8 个信息级别的量子点 。再将之成对量子纠缠，以生成 64 维的“量子空间”（quantum space），从而实现四倍于以往的研究成果 。

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为此，研究人员先得将激光照射到微环谐振器中 。这个小圆形结构可产生具有 8 维状态的光子对，在以对的颜色频率纠缠到一起后，便可产生一个理论上可容纳多达 64 个数据值的量子空间 。

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接着研究人员使用电光相位调制器，以不同方式混合不同频率的光，再借助脉冲整形器修改这些频率的相位 。此前这些仪器已被用于电信领域，但本例用却用于随机执行操作 。

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此举可产生诸多不同类型的频率相关性，然后科学家们利用统计方法和模拟对其展开分析，以找到最适合量子信息系统的频率相关性 。
展望未来，ORNL 团队还计划将这些纠缠光子沿光纤发送，以测试诸如量子隐形传态和纠缠交换之类的特性、为将来的量子通信协议打好坚实的基础 。

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左起为 Hsuan-Hao Lu 和 Joseph Lukens（ORNL 量子实验室）
有关这项研究的详情，已发表于 2022 年 7 月 27 日的《Nature Communications》期刊 。
【科学探索|ORNL科学家演示新型qudits量子点 64维量子空间蕴含巨大潜力】_本文原题是为《Bayesian tomography of high-dimensional on-chip biphoton frequency combs with randomized measurements》 。