使用光粒子(光子)而不是电子来传输和处理数据的量子计算机，有望开创一个研究的新时代，在这个时代，实现救命药物和新技术所需的时间将大大缩短。光子是量子计算很有希望的候选者，因为它们可以在不丢失信息的情况下长距离传播，但当它们存储在物质中时，就会变得脆弱，易受退相干影响。现在，纽约市立大学研究生中心高级科学研究中心(ASRC)的光子学研究人员开发了一种新协议。
用于存储和释放一个嵌入特征态的光子：一种几乎不受损耗和退相干影响的量子态。其研究发表在《光学》上，旨在推动量子计算机的发展。ASRC光子学计划的创始董事、研究生中心爱因斯坦物理学教授安德里亚·阿鲁(Andrea Alu)说：我们的目标是通过同时确保数据稳定性，来存储和释放需要的单个光子。研究证明，将单个光子限制并保存在一个开放的腔中是有可能的，直到它受到另一个光子的刺激而继续传播。
研究小组使用量子电动力学技术来发展他们的理论。研究了一个由原子和空洞组成的系统——后者是部分开放的，因此通常情况下，被困在系统中的光会泄漏出去，并很快消失。然而，研究小组表明，在一定条件下，破坏性干涉现象可以防止泄漏，并允许一个光子无限期地驻留在系统中。这种嵌入的特征态对于存储信息而不退化非常有用，但是这种受保护状态的封闭性也会对外部刺激造成屏障，因此单个光子也不能被注入系统。
研究小组通过同时激发两个或更多光子来克服这一限制，论文第一作者、ASRC光子学计划(ASRC Photonics Initiative)博士后米歇尔·科特鲁夫(Michele Cotrufo)说：我们提出了一个系统，当受到单个光子的激发时，它就像一个封闭的盒子，但当受到两个或更多光子的撞击时，它就会非常有效地打开。理论表明，两个光子可以有效地注入封闭系统。之后，当系统关闭时，一个光子会丢失，另一个光子会被捕获。储存的光子有可能无限期地保存在系统中。
在现实系统中，额外缺陷会阻止光子的完美限制，但研究团队的计算表明，该协议比之前基于单个腔的解决方案表现得更好。研究人员还表明，储存的激发光子可以通过发送第二个光子脉冲随需释放。该团队的发现有潜力解决量子计算的关键挑战，包括按需生成纠缠光子态和量子记忆，该小组目前正在探索实验验证他们理论工作的途径。
