語(yǔ)言是人類最初的交流方式,，大腦是信息存儲(chǔ)的最早介質(zhì),。它使得人類能夠持續(xù)生存與進(jìn)化。從語(yǔ)言到文字是人類文明進(jìn)步的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn),，信息可以脫離人本身以文字等形式保存起來(lái)并傳遞下去,。人們先后使用過(guò)石頭雕刻、繩子打結(jié),、書本,、磁盤、光盤等各種形式的存儲(chǔ)器,。

▲電腦硬盤（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）

現(xiàn)代數(shù)字信息處理是基于二進(jìn)制計(jì)算機(jī)的，所以經(jīng)典的存儲(chǔ)器都是存儲(chǔ)比特的,，也就是存儲(chǔ)兩種經(jīng)典狀態(tài)之一：0或者1,。大量比特的組合構(gòu)成我們所需要的信息。經(jīng)典存儲(chǔ)器隨處可見(jiàn),，包括電腦,、手機(jī)內(nèi)的內(nèi)存、硬盤,，以及便攜式U盤等,。

▲便攜式U盤（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）

由經(jīng)典信息走向量子信息的時(shí)代，量子存儲(chǔ)器是必不可少的基礎(chǔ)器件,。對(duì)比經(jīng)典存儲(chǔ)器的功能,，量子存儲(chǔ)器應(yīng)當(dāng)是可以存儲(chǔ)量子狀態(tài)的，也就是和的任意量子疊加狀態(tài),。和是兩種最基本的量子態(tài),，對(duì)應(yīng)經(jīng)典的0和1，其區(qū)別是量子態(tài)可以疊加,。

量子存儲(chǔ)器在量子信息科學(xué)中具有許多重要的功能：

量子網(wǎng)絡(luò)是長(zhǎng)程量子通信和分布式量子計(jì)算的載體，它可以基于量子糾纏建立起來(lái),。單個(gè)光子是量子糾纏,、量子信息的理想載體，然而單個(gè)光子在光纖網(wǎng)絡(luò)中傳輸面臨指數(shù)級(jí)的損耗,，單光子穿越100千米光纖的幾率是百分之一,，而穿越500千米光纖的幾率則降至100億分之一,。一個(gè)典型的解決方案是量子中繼，其基本思想是把大尺度網(wǎng)絡(luò)分割成多段小尺度網(wǎng)絡(luò),。比如500千米的量子糾纏傳輸可以分解為五段100千米的短程糾纏,，在短程糾纏依次成功建立的條件下，再利用糾纏交換建立遠(yuǎn)程糾纏,。這里的問(wèn)題是,，每個(gè)100千米的糾纏建立的時(shí)間一般是不同步的，比如第一段可能在0.05秒建立,，第二段可能在0.02秒建立,，第三段又可能在0.1秒建立，等等,。這就需要量子存儲(chǔ)器去同步這個(gè)過(guò)程,，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的糾纏一旦成功建立則存儲(chǔ)起來(lái)，等到所有節(jié)點(diǎn)都成功建立時(shí),，存儲(chǔ)器之間進(jìn)行糾纏交換最終建立遠(yuǎn)程糾纏,。所以大尺度量子網(wǎng)絡(luò)要解決的核心問(wèn)題就是高性能量子存儲(chǔ)器的物理實(shí)現(xiàn)。