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我国首次实现高效率长寿命量子存储器

发布时间:2019-07-17 15:39:36 编辑:笔名

  中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室潘建伟院士及其同事包小辉、赵博同等德国研究人员合作实验实现了具有高读出效率及长存储寿命的高性能量子存储器。该实验在国际上首次将长存储寿命和高读出效力在单个存储器内结合起来,向可升级长程量子通讯及可升级量子计算迈出了至关重要的一步。该成果近日发表于《自然 物理学》杂志上。

  量子存储器是量子中继及大尺度光学量子计算中的关键器件,其核心性能指标是存储寿命和读出效力。在以往研究中,延长存储寿命和提高读出效力这两部份常常分开进行,使得存储寿命和读出效力这两个主要指标没有得到同步提升。具体来说,在以往实现长寿命量子存储的实验中,虽然存储寿命已提升至毫秒量级以上,但读出效率却仅为20%左右;在实现高效量子存储的实验中,虽然读出效力已提升70%以上,但存储寿命却几百纳秒到几微秒左右。仅单一性能指标较好的量子存储器无法满足量子中继及光学量子计算等的实际运用需求。

  研究表明,通过采取共线读写的几何结构延长自旋波波长可以提升存储寿命,通过采取光腔增强的方式可以提升读出效率。这两部份相结合带来的一个重要技术难题是,需要实现光腔与4个模式的同时共振。潘建伟小组通过奇妙的方案设计将这一四重共振的技术困难简化为双重共振,下降了实验难度。经过课题组成员的艰苦努力,并通过一系列其他技术难题的攻克,终成功实现了3.2毫秒的存储寿命及73%的读出效率。该成果为目前国际上量子存储综合性能指标的实验结果。

  論文審稿人認為,該工作 是朝向可升級量子信息處理方向的重要研究成果 , 開啟了利用多個原子系綜研究復雜量子信息方案的大門 。

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