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按需式讀取的可集成固態(tài)量子存儲器問世

來源:光明日報 字號: [ 大 ] [ 中 ] [ 小 ]

  中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團隊李傳鋒、周宗權(quán)研究組在量子存儲領(lǐng)域取得重要進展,首次實現(xiàn)按需式讀取的可集成固態(tài)量子存儲器。該成果日前發(fā)表于《物理評論快報》,對于實現(xiàn)大容量量子存儲、構(gòu)建量子網(wǎng)絡(luò)具有重要意義。

  量子存儲器是構(gòu)建大尺度量子網(wǎng)絡(luò)的核心器件。基于量子存儲器的量子中繼或量子U盤可以有效克服信道損耗,拓展量子網(wǎng)絡(luò)工作距離。李傳鋒、周宗權(quán)研究組長期致力于基于稀土摻雜晶體的固態(tài)量子存儲器研究,為了提升存儲容量、滿足應(yīng)用需求,他們近年來發(fā)展了激光直寫技術(shù),在稀土摻雜晶體上制備可集成量子存儲器。

  所謂按需式讀取,是指光子寫入存儲器以后再根據(jù)需求決定讀出的時間,它對實現(xiàn)量子網(wǎng)絡(luò)中同步操作等功能至關(guān)重要。然而,國際上已有的可集成固態(tài)量子存儲器都是基于簡單的原子頻率梳方案,其讀出時間在光子寫入之前已預(yù)先設(shè)定,無法按需讀取。為了實現(xiàn)按需式讀取,該研究組采用一種改進的量子存儲方案,即電場調(diào)制的原子頻率梳方案,通過引入兩個電脈沖,利用斯塔克效應(yīng)實時操控稀土離子的演化,從而控制存儲器的讀出時間。

  該研究組首先使用飛秒激光在摻銪硅酸釔晶體表面制備出“面上光波導(dǎo)”,然后在“面上光波導(dǎo)”的兩側(cè)加工兩個面上電極,從而實時操控存儲過程,實現(xiàn)按需式讀取。實驗中,光波導(dǎo)插入損耗在1分貝以下,這是目前可集成固態(tài)量子存儲器的最優(yōu)水平。

  該研究組在國際上首次實現(xiàn)按需式讀取的可集成固態(tài)量子存儲器,存儲保真度為99.3%±0.2%。這一結(jié)果接近他們2012年在塊狀晶體中創(chuàng)下的量子存儲保真度最高紀錄(99.9%),表明這種可集成量子存儲器具有極高的可靠性。(記者 常河 通訊員 桂運安)

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