基于EuCl3·6H2O晶體的光存儲*

李宗峰 劉端程 周宗權? 李傳鋒?

1) (中國科學技術大學, 中國科學院量子信息重點實驗室, 合肥 230026)

2) (中國科學技術大學, 中國科學院量子信息與量子科技創新研究院, 合肥 230026)

量子存儲器是構建未來大規模量子網絡的核心器件.由于具有超長的量子相干壽命, 稀土摻雜晶體逐漸成為最有希望實現實用量子存儲的材料之一.然而摻雜晶體中不可避免的晶格畸變限制了該類材料的吸收深度和存儲效率.純稀土化合物晶體則同時滿足了低晶格畸變和高稀土離子密度的需求, 有望實現高光存儲效率.EuCl3·6H2O晶體是目前研究較多的一種純稀土化合物晶體, 已經實現了低于超精細能級間距的光學非均勻展寬, 并且理論預測的自旋相干壽命可達1000 s, 是一種頗具潛力的量子存儲材料.目前光存儲或量子存儲功能僅僅在稀土摻雜晶體中實現過, 尚無實驗報道純稀土化合物晶體中的光存儲現象.本文報告了在EuCl3·6H2O晶體中實現了原子頻率梳型光存儲.通過降溫法生長得到了EuCl3·6H2O單晶, 實驗測得其7F0→5D0 躍遷相干時間為55.7 μs, 存儲時間1 μs時的存儲效率為1.71%, 展現了這種材料實現光量子存儲的原理可行性.通過分析溫度依賴的吸收線頻率移動, 指出在這一材料中實現高效率光存儲的主要挑戰在于高效率的光譜燒孔.

1 引 言

構建大規模量子網絡已成為當代量子信息科學的一個關鍵主題.由于光纖中指數級的光子損耗, 地面糾纏分發的距離當前被限制在百公里……