未来，通信网络和计算机将利用存储在受量子力学微观定律支配的物体中的信息。这种能力可以潜在地支持安全性大大增强的通信和具有前所未有运算速度的计算机。这些技术的一个重要组成部分将是能够存储并随意检索量子信息的存储设备。

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的物理学教授Virginia Lorenz致力于研究Lambda型光学量子存储设备，这是一种有前途的技术，它依赖于光与一大群原子的相互作用。她正在与研究生Kai Shinbrough一起开发一种基于热金属蒸汽的设备。在研究人员致力于开发实用设备的同时，他们还提供了一些对Lambda型设备的初步理论分析。最近，他们在《Physical Review A》期刊中报告了首个基于方差的敏感性分析，并描述了实验噪声和缺陷的影响。

Lambda型量子存储器利用一组与两种光相互作用的原子：包含被吸收了量子信息的单个光子，以及用来控制光子信息何时被吸收和释放的强大激光脉冲。目前有几种依赖于不同机制的存储和检索协议，如何选择要取决于原子的特性和怎么控制激光脉冲。

过去对这些协议的分析都假设了理想条件，没有讨论设备噪声和实验设置中的小错误等影响。Shinbrough和Lorenz需要考虑这些因素才能开发出强大的量子存储设备，因此他们填补了文献中的这一空白领域。他们分析了随机设备噪声和实验参数中缓慢的整体漂移对Lambda型设备存储效率的影响，这是衡量量子存储器的一个重要指标。

Shinbrough说：“在这篇论文之前，你只需要假设量子存储器中的一切都表现理想。这是第一次考虑噪音等问题，我们的分析结果为实验设计提供了一种依据。”“而且我们使用的技术在经典物理学和工程学中已经很成熟，但我们是第一次将它们应用于量子系统。”

除了考虑实验中的噪声和漂移如何单独影响设备性能之外，研究人员还使用了Sobol的灵敏度分析技术来研究所有参数的同时变化如何影响存储效率。这使得他们能够确定对每个协议影响最大的参数，并确定不同参数的变化要如何组合。

Shinbrough解释说，这项分析的核心结果是了解如何调整不同的实验参数以补偿不同设置中的缺陷。他举出了控制脉冲和单光子到达时间变化的例子。每种存储机制都依赖于精心调整的到达时间延迟。如果此延迟开始漂移，则可以使控制脉冲在时间上持续更长的时间，因此它与单个光子的重叠大致相同，并减轻了对存储器效率的影响。

该分析的结果为Shinbrough和Lorenz的实验工作提供了信息。研究人员发现，某些影响(如热金属蒸汽的变化)通常可以忽略不计，而其他影响(如控制脉冲的特性)会对实验性能产生重大影响。Lorenz说：“我们的分析使我们能够充分利用我们设备的特性来进行更明智的实验。此外，我们开发了一个框架，允许其他人对他们的实验进行相同的分析。”（编译:Qtech）