量子記憶體實現百倍壽命延長 瑞士科學家揭示量子網路新里程

商傳媒｜吳承岳／台北報導

瑞士聯邦理工學院（ETH Zurich）的研究團隊近期取得一項突破，成功將量子記憶體的資訊儲存壽命延長百倍，從數十微秒提升至數毫秒，為實現量子網路及規模化量子運算奠定關鍵基礎。這項研究成果已刊載於國際學術期刊《科學進展》（Science Advances）。

長久以來，量子記憶體面臨的最大挑戰在於其對外部環境的高度敏感性，導致資訊儲存時間極短。傳統量子記憶體在面對環境噪音時，僅能維持數十微秒的量子態，難以有效應用於複雜的量子系統。ETH Zurich 研究團隊透過結合超導電路與固態自旋系統，並利用超導共振器，顯著克服了這項瓶頸，將量子資訊的保存時間延長至數毫秒。這項改進比以往的儲存時間延長了一千倍，被視為量子技術發展上的重大飛躍。

研究的關鍵在於其獨特的混合方法，有效設計了自旋量子位元（spin qubit）與光子量子位元（photon qubit）之間的資訊傳輸，從而延長了資料儲存時間。這項技術突破，預示著無需量子中繼器也能實現長距離量子資訊傳輸的可能性，對於建構穩定且可靠的量子網路至關重要。

在量子運算領域，現有的量子電腦多半搭載數百個量子位元，如 IBM、Google 和 IonQ 等主要企業的產品，但它們在實用計算上仍受限於高錯誤率。要解決實際問題，量子電腦需要達到數百萬個量子位元規模，這要求量子位元之間能穩定儲存與傳輸資訊。ETH Zurich 的研究有助於實現大規模量子錯誤校正（Quantum Error Correction），進而提升商用量子電腦的精準度。同時，量子記憶體壽命的延長，也能大幅提升量子感測與量子模擬系統的效能與準確性。

然而，超導系統仰賴接近絕對零度的極低溫環境，維持這些環境需要昂貴且耗能巨大的冷卻設備。ETH Zurich 團隊計劃未來將設備微型化，並最佳化實驗運算模型，使其能應用於量子網路的網路模組。研究團隊預計在未來三到五年內，原型系統將可在實際網路環境中進行測試。

全球各國正積極投入量子技術研發。歐洲聯盟與瑞士政府均大力支持國家級量子研究計畫。量子運算的潛力也伴隨著安全疑慮，由於量子電腦有能力破解當前廣泛使用的加密演算法（如 RSA），各國正加速研發抗量子密碼學（post-quantum cryptography），以應對未來的網路安全挑戰。