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中科大实现通讯波段的按需式量子存储

来源:安徽日报 陈婉婉 2022-11-30 12:08:26
  记者近日从中国科学技术大学获悉,该校郭光灿院士团队李传锋、周宗权研究组基于掺铒波导实现了通讯波段光子的按需式量子存储,向构建大尺度光纤量子网络迈出重要一步。相关成果近日发表于《物理评论快报》。

  量子存储器是量子网络的核心器件,通过按需式读取纠缠光子,可以把远距离光纤传输中的指数级损耗下降为多项式级损耗。为利用现有的光纤网络构建量子网络,量子存储器应工作在通讯波段。稀土铒离子具有独特的通讯波段光跃迁,是实现通讯波段量子存储器的重要候选材料。然而,已有的通讯波段量子存储器的读出时间在光子写入前就已预先设定,无法实现按需式读取。

  研究组在掺铒硅酸钇晶体上利用激光直写技术自主加工了光波导,并在波导两端直接粘贴集成了普通的单模光纤。为了实现按需式读取,研究组进一步利用电子蒸镀技术在波导两侧加工了片上电极。最终,光子的存储效率被提升至10.9%,这一效率相比此前报道的可集成通讯波段量子存储获得了5倍的增强。电场调控的按需式量子存储保真度达到98.3%,远超考虑了存储效率和光子统计的经典极限。

  该成果实现了通讯波段的按需式量子存储,并且这一光纤集成器件可以直接对接现有的光纤网络。在经典通信领域,掺铒光纤放大器的发明使得长距离光纤通信成为现实。

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