我國學(xué)者研制成功多自由度復用的多功能固態(tài)量子存儲器
近期中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團隊的李傳鋒、周宗權等人成功研制出多自由度并行復用的固態(tài)量子存儲器，在國際上首次實(shí)現跨越三個(gè)自由度的復用量子存儲，并展示了時(shí)間和頻率自由度的任意光子脈沖操作功能。國際權威學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》日前發(fā)表了該成果。
由于光纖信道損耗問(wèn)題，目前地面安全量子通信距離被限制在百公里量級。量子存儲器是未來(lái)遠程量子通信和量子網(wǎng)絡(luò )的核心器件，以其為基礎的量子中繼方案可以有效克服信道損耗，拓展量子通信的工作距離。
近年來(lái)，李傳鋒研究組一直致力于基于稀土摻雜晶體的復用量子存儲實(shí)驗研究，他們曾在2015年首次利用光子的空間自由度實(shí)現復用量子存儲，存儲維度數達到51維，實(shí)現該研究方向上的國際領(lǐng)先水平。近期，他們創(chuàng )新性地采用多自由度并行復用的存儲方案，選擇光子的時(shí)間、空間和頻率自由度進(jìn)行并行復用，在國際上率先實(shí)現了跨越這三個(gè)自由度的復用量子存儲。實(shí)驗中采用了2個(gè)時(shí)間模式、2個(gè)頻率模式、3個(gè)空間模式，總模式數達到12個(gè)。實(shí)驗結果表明，在所有這些操作過(guò)程中，光子攜帶的三維空間量子態(tài)都保持了約89%的保真度。
據介紹，這種提升量子存儲模式數的新方法，不僅將對研發(fā)量子網(wǎng)絡(luò )和量子優(yōu)盤(pán)具有重要價(jià)值，還有望在線(xiàn)性光學(xué)量子計算等領(lǐng)域實(shí)現更多的應用。(記者徐海濤)
