量子存儲器是量子中繼的核心器件。之前大家用的是發(fā)射型量子存儲器，要么一次只能傳輸1個量子，效率低;要么一次傳輸多個量子，但精確率低。”李傳鋒教授團隊一直致力于研究吸收型量子存儲器，經(jīng)過3年多努力，2021年在國際上首次成功使用吸收型量子存儲器，演示了多模式復(fù)用的量子中繼基本鏈路。這種量子存儲器可以一次捕獲并存儲4對糾纏量子，等于獲得了四倍加速的糾纏分發(fā)速率，并且經(jīng)實驗驗證，兩個節(jié)點之間的糾纏保真度超過80%。

2022年8月7日，從中國科學技術(shù)大學獲悉，該校潘建偉及其同事包小輝、張強等，將長壽命冷原子量子存儲技術(shù)與量子頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)相結(jié)合，采用現(xiàn)場光纖在相距直線距離12.5公里的獨立量子存儲節(jié)點間建立糾纏。相關(guān)研究成果以編輯推薦的形式日前發(fā)表在《物理評論快報》上。

中國科學技術(shù)大學郭光燦院士團隊李傳鋒、周宗權(quán)研究組基于摻鉺波導，實現(xiàn)了通信波段光子的按需式量子存儲，向構(gòu)建大尺度光纖量子網(wǎng)絡(luò)邁出重要一步。相關(guān)成果近日發(fā)表于《物理評論快報》。

據(jù)中科院報道，量子存儲器是量子網(wǎng)絡(luò)的核心器件，通過按需式讀取糾纏光子，可把遠距離光纖傳輸中的指數(shù)級損耗降為多項式級損耗。

李傳鋒、周宗權(quán)研究組在摻鉺硅酸釔晶體上利用激光直寫技術(shù)，自主加工了光波導，并在波導兩端直接粘貼集成了普通的單模光纖。

為了實現(xiàn)按需式讀取，研究組進一步利用電子蒸鍍技術(shù)在波導兩側(cè)加工了片上電極，從而利用電場誘導的斯塔克效應(yīng)實時調(diào)控波導內(nèi)鉺離子的相干演化。

通過極化鉺離子的電子自旋，并初始化其核自旋狀態(tài)，光子的存儲效率被提升至10.9%，這一效率相比此前報道的可集成通信波段量子存儲獲得了5倍的增強。電場調(diào)控的按需式量子存儲保真度達98.3%，遠超考慮了存儲效率和光子統(tǒng)計的經(jīng)典極限。

該成果基于鉺離子實現(xiàn)了通信波段的按需式量子存儲，并且這一光纖集成器件可直接對接現(xiàn)有的光纖網(wǎng)絡(luò)。在經(jīng)典通信領(lǐng)域，摻鉺光纖放大器的發(fā)明使得長距離光纖通信成為現(xiàn)實。

來自美國亞馬遜云科技量子網(wǎng)絡(luò)中心和哈佛大學的科學家在近期《科學》雜志發(fā)表論文稱，他們新開發(fā)出一種新型量子存儲器，能糾錯且壽命或相干時間超過2秒，為創(chuàng)建可擴展的量子網(wǎng)絡(luò)鋪平了道路。最新研制出的量子存儲器能在4開爾文(零下269.15攝氏度)的溫度下捕獲和存儲光子，而此前的設(shè)備只能在低于0.1開爾文(零下273.05攝氏度)的溫度下捕獲和存儲光子;該存儲器也能從存儲在電子上的光子中獲取信息，將其交換到硅核，而且存儲時間增加了約1000倍，長達2秒。

中國科學技術(shù)大學郭光燦院士團隊李傳鋒、周宗權(quán)研究組提出并實驗實現(xiàn)“無噪聲光子回波”，成功將背景噪聲從1光子降低到0.0015光子，首次觀察到單光子的光子回波并實現(xiàn)高保真度的固態(tài)量子存儲。該成果近日發(fā)表于《自然·通訊》。該原創(chuàng)性方案具備高效率、高保真度及易于實現(xiàn)的特性，在量子優(yōu)盤應(yīng)用中具有顯著優(yōu)勢，這種新技術(shù)還有望在其他學科領(lǐng)域信號提取等方面激發(fā)出新應(yīng)用。

科學家已經(jīng)開發(fā)出一種量子存儲方法，有助于為大規(guī)模光量子網(wǎng)絡(luò)鋪平道路。

新的量子存儲系統(tǒng)依賴于原子核自旋，以自旋波的形式產(chǎn)生集體振蕩，通過集體振蕩有效地將幾個原子連接起來存儲信息。

美國加州理工學院應(yīng)用物理學和電氣工程教授Andrei Faraon團隊利用一個由鐿(Yb，可用在激光的稀土元素)離子制成的量子比特，將該離子嵌入正釩酸釔(YVO4)的透明晶體中，并通過光學和微波場的組合來操縱其量子態(tài)。然后，團隊使用鐿的量子位來控制晶體中多個釩原子的核自旋狀態(tài)。研究成果于2月16日發(fā)表在《自然》(Nature)期刊上。

光子回波是原子與一系列電磁波脈沖相互作用時發(fā)出的相干輻射，是存儲和操縱光的有力工具。光子回波作為光與物質(zhì)作用的一種基本物理過程，已在眾多學科領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用，代表性應(yīng)用有核磁共振成像(射頻波段)、電子順磁共振譜儀(微波段)、二維電子光譜(光波段)等，其中自旋回波是射頻波段的光子回波。如果把光子回波應(yīng)用到量子領(lǐng)域，則有望實現(xiàn)任意波段的光量子存儲器，從而建立超導量子計算機的微波光子學界面以及建立基于光波光子的大尺度量子網(wǎng)絡(luò)。

然而，已有的光子回波方案均存在一個本質(zhì)缺陷，即光子回波的發(fā)射信號被自發(fā)輻射噪聲所污染，這從根本上阻止了光子回波應(yīng)用到量子領(lǐng)域。

李傳鋒、周宗權(quán)研究組提出的“無噪聲光子回波”方案，創(chuàng)造性地結(jié)合不同頻率的控制脈沖以及兩次重聚過程，可通過頻譜濾波嚴格消除自發(fā)輻射噪聲。他們在摻銪硅酸釔晶體(量子優(yōu)盤的工作介質(zhì))中實現(xiàn)了“無噪聲光子回波”方案，實測的背景噪聲為0.0015光子，比之前光子回波實驗的噪聲降低了99.85%。在單光子信號入射的條件下，回波信噪比達42.5，光量子比特的存儲保真度達95.2%。

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