量子存儲

國際上常用的量子存儲器，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，怎樣實現(xiàn)光子偏振態(tài)的固態(tài)量子存儲器是國際學(xué)術(shù)界一大難題。

中科院量子信息重點(diǎn)實驗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)，同時把一片特殊設(shè)計的光學(xué)元件置于兩塊晶體之間，整個量子存儲器就像一片很小的“三明治”，緊湊而穩(wěn)定，擴(kuò)展和集成都十分方便。

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

李傳鋒介紹，該成果對進(jìn)一步提高實用化量子通信網(wǎng)絡(luò)元件的小型化和集成化具有重要意義。同時，該超高保真度量子存儲可應(yīng)用于容錯量子計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《物理評論快報》上，并被美國物理學(xué)會網(wǎng)站“物理概要”欄目作亮點(diǎn)報道。

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