華沙大學物理系的物理學家發明并制造的全息原子存儲器是第一種能夠以每組數十個或以上的數目來按需產生單光子的器件。這個已經成功地經過實踐證明的器件，克服了在構造某些類型的量子計算機時所遇到的根本障礙之一。

完全安全的高速量子通信，甚至是量子計算機的模型是波蘭華沙大學物理系（UW Physics）最近制造的新型單光子源的可能應用之一。這種新器件的一個前所未有的特點是，它第一次使我們能夠按需產生精確控制的光子群。

“與現有的解決方案和想法相比，我們的器件效率更高，并可以進行更大規模的集成。在功能上，我們甚至可以認為它是第一個小的工作在單光子下的等效‘集成電路’，”華沙大學物理系的Wojciech Wasilewski博士說，他是發表在科學期刊《物理評論快報》上的一篇文章的作者之一。

該系統中產生光子的核心部分是一個充滿熱氣體蒸氣的玻璃小單元。用激光照射這個小單元會導致其發出波長處于紅外光譜范圍內的光子。

第一個單光子源在20世紀70年代就已經被發明出來了，但是現有的許多類型的單光子源仍然有許多缺點，盡管如此，單光子仍然可以成功地應用于可以保證完全保密的量子通信協議中。然而，為了能夠執行復雜的量子計算，我們需要整個的光子群。

產生光子群最簡單的方法是使用足夠多的光源。今天應用最廣泛的設備利用了自發參量下轉換（SPDC）現象。在一定的條件下，由激光產生的光子可以分裂成兩個新的，每個只有一半能量的光子，這兩個光子的其他屬性由能量守恒和動量守恒來決定。因此，當我們記錄這一對光子中的某一個光子的信息時，我們也就可以了解到另一個光子的存在和性質，而另一個光子不會受到觀察的干擾，因此非常適合于量子操作。不幸的是，每一個光參量下轉換光源產生單光子的過程都非常緩慢而且完全隨機。因此，即使我們只想要10個光源同步發射，我們可能也需要等待幾年的時間。

2013年，來自牛津大學和倫敦大學的一組物理學家提出了一個更有效的產生光子群的協議。該想法是在每個光源上放置一個量子存儲器，其能夠存儲發射的光子。存儲在存儲器中的光子可以同時釋放。計算結果表明，等待一個包含10個光子的光子群所需要的時間尺度將被縮短令人驚訝的十個數量級：從數年縮小到幾個微秒！

現在這個由華沙大學的物理學家推出的光源是這個概念的第一個實際樣例，也是一個集成度更高的樣例：在這里，所有的光子都隨著只持續幾個微秒的激光脈沖的照射而在量子存儲器內立即產生。在這里，外部單光子源已經不再需要，而所需的量子存儲器的數目也已經減少到了只有一個。

“我們的整個實驗裝置占用了我們光學平臺大約兩平方米的表面。但是最重要的事情發生在存儲器本身，在一個長約10厘米直徑約為2．5厘米的玻璃圓柱體內。大家可能會以為在這個圓柱體內有著像半導體集成電路一樣復雜的設計，但大家可能會大失所望：這個圓柱形的小腔體內只是充滿了60到80攝氏度的87Rb銣原子對，”華沙大學物理系博士生Michal Dabrowski介紹。

這個在波蘭國家科學研究中心PRELUDIUM和SONATA項目資助以及華沙大學PhoQuS項目的資源支持下制造的新型存儲器是一個空間多模的存儲器：單個光子可以在圓柱體內的不同區域進行放置，儲存，處理和閱讀，就像是一個個獨立的存儲抽屜。寫操作由一個激光束完成，通過以原子激發的形式保持一個特定的空間模型——全息圖——來實現。用激光照射該系統使我們能夠重建全息圖并讀出記憶的內容。

在已經進行的實驗中，這個新的光源產生了一組多達60個光子的光子群。計算表明，在現實條件下，使用更高功率的激光器將有助于增加這個數字，甚至可以多達幾千個。（這個實驗的數據分析所涉及的計算是如此的復雜，以致于它們需要用到PL網格基礎設施的53000個網格核心的計算能力）。

由于噪聲，損耗和其他寄生過程，華沙大學物理系開發的這個量子存儲器可以將光子存儲幾個到幾十個微秒的時間，這對于人類來說似乎是一個很短的時間。然而，有一些系統可以在納秒的時間尺度上對光子進行簡單的操作。在新的量子存儲器中，原則上我們可以在每個光子上執行幾百次操作，這對于量子通信和信息處理來說已經足夠。

擁有這樣一個大光子群的工作光源，使得我們朝著制造一類量子計算機邁進了重要一步，能夠比最好的現代計算機使用短得多的時間來執行某些計算。幾年前就已經證明，通過在光子上執行簡單的線性光學操作，我們可以提高量子計算的速度。這些計算的復雜度取決于同時處理的光子數目。然而，缺少產生大光子群的光源阻礙了線性量子計算機擴展其應用范圍的能力，使得它們只能局限于初等數學的運算。

除了量子計算，光子“集成電路”也有可能用于量子通信上。目前，這涉及到使用光纖來發送單光子。新的光源將使得許多光子同時進入光纖成為可能，因此可以增加量子通道的容量。