新倚天屠龙记

【人民日报】我国科学家实现原创性量子存储方案

来源(yuan):人民日(ri)报发布时间:2020-07-21

  本报合肥7月20日电 (记者徐靖)中国科(ke)学技(ji)术大学郭光(guang)灿(can)院士(shi)团队李传(chuan)锋、周宗权研究组提(ti)出并(bing)(bing)实(shi)(shi)(shi)验实(shi)(shi)(shi)现“无噪声光(guang)子(zi)回波”,成(cheng)功将背景噪声从1光(guang)子(zi)降(jiang)低(di)到(dao)0.0015光(guang)子(zi),首次观察到(dao)单光(guang)子(zi)的(de)光(guang)子(zi)回波并(bing)(bing)实(shi)(shi)(shi)现高(gao)保真度(du)的(de)固态量(liang)子(zi)存储。该(gai)成(cheng)果近日发(fa)表于《自然·通(tong)讯》。该(gai)原创性方案具(ju)备(bei)高(gao)效率、高(gao)保真度(du)及易于实(shi)(shi)(shi)现的(de)特性,在(zai)量(liang)子(zi)优盘应(ying)用中具(ju)有显著优势(shi),这(zhei)种(zhong)新技(ji)术还有望在(zai)其他学科(ke)领域信号提(ti)取等方面(mian)激(ji)发(fa)出新应(ying)用。

  光(guang)(guang)子(zi)回波(bo)是(shi)原子(zi)与(yu)一系列电磁波(bo)脉(mai)冲相(xiang)互作(zuo)用时发出的(de)相(xiang)干辐射,是(shi)存储和(he)操纵光(guang)(guang)的(de)有(you)力工具。光(guang)(guang)子(zi)回波(bo)作(zuo)为光(guang)(guang)与(yu)物(wu)质(zhi)作(zuo)用的(de)一种基本物(wu)理过程,已在众多学科领(ling)域取得广泛应(ying)用,代表(biao)性(xing)应(ying)用有(you)核磁共振(zhen)(zhen)成像(射频波(bo)段(duan))、电子(zi)顺磁共振(zhen)(zhen)谱仪(yi)(微波(bo)段(duan))、二维电子(zi)光(guang)(guang)谱(光(guang)(guang)波(bo)段(duan))等,其(qi)中自旋(xuan)回波(bo)是(shi)射频波(bo)段(duan)的(de)光(guang)(guang)子(zi)回波(bo)。如果把光(guang)(guang)子(zi)回波(bo)应(ying)用到量子(zi)领(ling)域,则有(you)望实现任意波(bo)段(duan)的(de)光(guang)(guang)量子(zi)存储器,从而建立超(chao)导量子(zi)计算机的(de)微波(bo)光(guang)(guang)子(zi)学界面以及建立基于光(guang)(guang)波(bo)光(guang)(guang)子(zi)的(de)大尺度量子(zi)网络。

  然而,已有(you)的光子回波方案均存(cun)在一个(ge)本质缺陷,即光子回波的发(fa)射信号(hao)被自发(fa)辐射噪(zao)声(sheng)所污(wu)染(ran),这从(cong)根本上阻止了光子回波应用(yong)到量子领域。

  李传锋、周宗权研究组提出的(de)“无噪声光(guang)子(zi)(zi)回(hui)波”方(fang)案,创造性地结合不同频(pin)率的(de)控制脉冲以及两次重聚过(guo)程,可通过(guo)频(pin)谱滤波严格消(xiao)除自发辐射噪声。他们在(zai)(zai)掺铕(you)硅酸(suan)钇晶体(量(liang)子(zi)(zi)优(you)盘的(de)工作介质)中实(shi)(shi)现了(le)“无噪声光(guang)子(zi)(zi)回(hui)波”方(fang)案,实(shi)(shi)测的(de)背景(jing)噪声为0.0015光(guang)子(zi)(zi),比之(zhi)前光(guang)子(zi)(zi)回(hui)波实(shi)(shi)验的(de)噪声降低了(le)99.85%。在(zai)(zai)单光(guang)子(zi)(zi)信号入射的(de)条(tiao)件下(xia),回(hui)波信噪比达(da)(da)42.5,光(guang)量(liang)子(zi)(zi)比特的(de)存储保真度(du)达(da)(da)95.2%。

《人(ren)民日(ri)报》(2021年(nian)7月21日(ri)12版)

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