中國(guó)科大成功研制按需式讀取的可集成固態(tài)量子存儲(chǔ)器

固態(tài)量子存儲(chǔ)器可有效減少信道損耗、拓展量子網(wǎng)絡(luò)工作距離，是構(gòu)建大尺度量子網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵核心器件。近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)李傳鋒、周宗權(quán)研究組在國(guó)際上首次成功研制出按需式讀取的可集成固態(tài)量子存儲(chǔ)器，研究成果發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》。

為實(shí)現(xiàn)量子網(wǎng)絡(luò)中的同步操作等功能，需要將光子寫入量子存儲(chǔ)器之后，再按需決定讀出時(shí)間。但當(dāng)前可集成固態(tài)量子存儲(chǔ)器采用的多為簡(jiǎn)單原子頻率梳方案，在光子寫入之前，讀出時(shí)間已被預(yù)設(shè)固化，無(wú)法滿足按需讀取的技術(shù)需求。研究人員通過(guò)電場(chǎng)調(diào)制改進(jìn)了量子存儲(chǔ)方案，首先采用激光直寫技術(shù)在稀土摻雜晶體表面制備面上光波導(dǎo)，隨后在其兩側(cè)引入電脈沖產(chǎn)生斯塔克效應(yīng)，從而實(shí)時(shí)操控稀土離子的演化，最終控制存儲(chǔ)器的讀出時(shí)間，成功實(shí)現(xiàn)了按需式讀取。在實(shí)驗(yàn)中，光波導(dǎo)插入損耗在1 分貝以下，存儲(chǔ)保真度達(dá)到99.3%±0.2%，這是目前可集成固態(tài)量子存儲(chǔ)器的最優(yōu)水平，表明其具有極高可靠性。該成果對(duì)未來(lái)實(shí)現(xiàn)大容量量子存儲(chǔ)和構(gòu)建量子網(wǎng)絡(luò)均具有重要意義。