量子存儲(chǔ)

國際上常用的量子存儲(chǔ)器，如冷原子、玻色-愛因斯坦凝聚等，存在帶寬窄和擴(kuò)展性差等缺點(diǎn)，難以應(yīng)用于實(shí)用化的量子網(wǎng)絡(luò)。近幾年興起的基于稀土離子摻雜晶體的固態(tài)量子存儲(chǔ)器，具有壽命長、穩(wěn)定性高、帶寬較寬、擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但由于這種晶體有雙折射效應(yīng)，不能用光的偏振狀態(tài)來加載信息，而光的各種偏振態(tài)是量子信息最方便的載體。因此，怎樣實(shí)現(xiàn)光子偏振態(tài)的固態(tài)量子存儲(chǔ)器是國際學(xué)術(shù)界一大難題。

中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李傳鋒小組利用兩塊1.4毫米厚的摻釹釩酸釔晶體，分別處理光的兩種正交偏振態(tài)，同時(shí)把一片特殊設(shè)計(jì)的光學(xué)元件置于兩塊晶體之間，整個(gè)量子存儲(chǔ)器就像一片很小的“三明治”，緊湊而穩(wěn)定，擴(kuò)展和集成都十分方便。

在實(shí)驗(yàn)中，擯棄了傳統(tǒng)的固態(tài)量子存儲(chǔ)方案中使用的“共線式”光路，設(shè)計(jì)出交叉式光路，使得預(yù)處理用的泵浦光與待存儲(chǔ)的光不再重合，降低了泵浦光帶來的噪聲，從而極大地提高了存儲(chǔ)器的保真度，可達(dá)99.9%，遠(yuǎn)高于此前單光子偏振存儲(chǔ)95%的最高保真度，審稿人稱贊為“新穎地解決了在固態(tài)器件中存儲(chǔ)偏振比特的重要問題”。

李傳鋒介紹，該成果對(duì)進(jìn)一步提高實(shí)用化量子通信網(wǎng)絡(luò)元件的小型化和集成化具有重要意義。同時(shí)，該超高保真度量子存儲(chǔ)可應(yīng)用于容錯(cuò)量子計(jì)算等具有苛刻要求的研究領(lǐng)域。

研究成果11日發(fā)表在美國《物理評(píng)論快報(bào)》上，并被美國物理學(xué)會(huì)網(wǎng)站“物理概要”欄目作亮點(diǎn)報(bào)道。

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