記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校郭光燦院士團(tuán)隊(duì)李傳鋒、周宗權(quán)研究組首次實(shí)現(xiàn)按需式讀取的可集成固態(tài)量子存儲(chǔ)器。該成果日前發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》，對(duì)于實(shí)現(xiàn)大容量量子存儲(chǔ)、構(gòu)建量子網(wǎng)絡(luò)具有重要意義。
量子存儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)器研究，為了提升存儲(chǔ)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(chǔ)器。
所謂按需式讀取，是指光子寫入存儲(chǔ)器以后再根據(jù)需求決定讀出的時(shí)間，它對(duì)實(shí)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(chǔ)器都是基于簡單的原子頻率梳方案，其讀出時(shí)間在光子寫入之前已預(yù)先設(shè)定，無法按需讀取。為了實(shí)現(xiàn)按需式讀取，該研究組采用一種改進(jìn)的量子存儲(chǔ)方案，即電場調(diào)制的原子頻率梳方案，通過引入兩個(gè)電脈沖，利用斯塔克效應(yīng)實(shí)時(shí)操控稀土離子的演化，從而控制存儲(chǔ)器的讀出時(shí)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(gè)面上電極，從而實(shí)時(shí)操控存儲(chǔ)過程，實(shí)現(xiàn)按需式讀取。實(shí)驗(yàn)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(chǔ)器的最優(yōu)水平。
最終，該研究組在國際上首次實(shí)現(xiàn)按需式讀取的可集成固態(tài)量子存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)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(chǔ)保真度最高紀(jì)錄（99.9%），表明這種可集成量子存儲(chǔ)器具有極高的可靠性。
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