|
4月2日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊(duì)的李傳鋒、周宗權(quán)研究組，在量子存儲(chǔ)領(lǐng)域取得了重大突破。基于團(tuán)隊(duì)原創(chuàng)的無(wú)噪聲光子回波（NLPE）方案，他們成功將可集成量子存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)時(shí)間從10微秒級(jí)提升至毫秒級(jí)，并同時(shí)突破了傳統(tǒng)光纖延遲線的效率限制。 量子存儲(chǔ)器作為構(gòu)建大尺度量子網(wǎng)絡(luò)的核心器件，其性能直接關(guān)系到量子通信的實(shí)用化和規(guī)模化應(yīng)用。然而，長(zhǎng)期以來(lái)，可集成量子存儲(chǔ)器一直面臨著存儲(chǔ)時(shí)間短、噪聲難以濾除以及存儲(chǔ)效率受限等挑戰(zhàn)。這些難題嚴(yán)重制約了量子存儲(chǔ)器在遠(yuǎn)程量子通信中的實(shí)際應(yīng)用。 為了攻克這些技術(shù)難關(guān)，李傳鋒、周宗權(quán)研究組展開(kāi)了深入的研究。他們利用飛秒激光微加工技術(shù)，在摻銪硅酸釔晶體中制備了圓對(duì)稱的凹陷包層光波導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)了基于偏振自由度的噪聲濾除。這一創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)有效降低了集成器件中的噪聲干擾，為提升存儲(chǔ)效率奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 在此基礎(chǔ)上，研究組進(jìn)一步結(jié)合了團(tuán)隊(duì)原創(chuàng)的NLPE量子存儲(chǔ)方案。該方案通過(guò)優(yōu)化光子的存儲(chǔ)和讀取過(guò)程，大幅提升了量子存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)效率。經(jīng)過(guò)一系列精心的實(shí)驗(yàn)和優(yōu)化，他們成功實(shí)現(xiàn)了在原子基態(tài)的自旋波可集成量子存儲(chǔ)，并將存儲(chǔ)時(shí)間延長(zhǎng)至毫秒級(jí)。 當(dāng)光量子比特的存儲(chǔ)時(shí)間達(dá)到1.021毫秒時(shí)，其存儲(chǔ)效率達(dá)到了驚人的12.0±0.5%。這一效率遠(yuǎn)超對(duì)應(yīng)延時(shí)的光纖延遲線的傳輸效率（僅0.01%），充分證明了可集成量子存儲(chǔ)器件在功能上已具備替代光纖延遲線的潛力。 此次突破不僅為可集成量子存儲(chǔ)在長(zhǎng)程量子網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)際應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，還展現(xiàn)了NLPE方案在解決長(zhǎng)壽命量子存儲(chǔ)信噪比問(wèn)題上的巨大潛力。審稿人對(duì)此項(xiàng)成果給予了高度評(píng)價(jià)，認(rèn)為這是在可集成量子存儲(chǔ)領(lǐng)域非常重要的進(jìn)步，對(duì)可集成和長(zhǎng)壽命量子存儲(chǔ)器的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。 |
