2024-06-25
开云中科院量子存储器：专门打破纪录的“三明治”—新闻—科学网
一个看上去尚且粗拙的 小镜框 ，于中科院量子信息重点试验室呆萌6个年初了。这个生手看不大白、长患上像博璃三明治的镜框，由两块晶体夹着一个半波片构成，能保藏光子，学名叫量子存储器。它是中科院院士郭光灿的心头肉，更是李传锋研究小组的心尖儿。截至今朝，这个小三明治已经拿下了多个国际 初次 的头衔。近来一次刷新纪录，于8月24日的《天然 通信》。 早于2012年博璃三明治出生时，所存储的偏振光子保真度达99.9%，立即就创下了世界第一的名份。6年来，海内外迄今无研究小组攻破纪录。 把光子存储到超长命命的稀土掺杂的晶体中，若将其放于液氦温度下，用高铁等运到很远之处，就能够实现远间隔量子通讯了，这就是量子优盘，是量子中继以外新的量子通讯方案。 李传锋用微信告诉记者。 量子通讯依靠光纤信道，于信息通报历程中会有损耗。 李传锋研究小构成员周宗权先容，今朝地面保险量子通讯间隔被限定于百千米量级，为了使信息完备无误通报，接纳量子存储器的量子中继方案，可有用降服信道的损耗，便可拓展量子通讯的事情间隔。以是，量子存储器无疑是将来实现长间隔量子通讯以及量子收集的焦点器件。 量子收集实用化的要害指标是通讯速度，而多模式复用量子存储器可以极年夜地晋升量子收集的通讯速度。 李传锋注释。 对于在经典的存储器，如硬盘或者者优盘等，其一个存储单位一次只能存储一个比特。而对于量子存储器，一个存储单位可以一次性存储年夜量的量子比特，这就是复用的观点。理论上，量子存储器的各个自由度应该均可以举行复用。 为了实现复用以及提高复用率，李传锋研究组举行了持续多年的探究。2015年，他们初次哄骗光子的空间自由度，实现了复用量子存储，使这块博璃三明治存储的维度数到达51维，这个存储维度连结至今，也是科技界的最高程度。这项结果的论文，揭晓于《物理评论快报》（Physical Review Letters 115, 070502 (2015)）。 复历时，可以把每一一维作为个模式，那末空间自由度就有51个模式。 周宗权给记者推理了一番。 他记患上，就于统一年，研究小组哄骗光子的时间自由度，实现了100个模式简直定性单光子量子存储，又一次创举并连结至今复用固态量子存储的模式数最高程度。研究进展揭晓于《天然 通信》（Nature Co妹妹unications 6, 8652 (2015)）。 但研究小组并未住手前行。他们又最先揣摩：接纳多自由度并行复用的存储方案。 如于第一个自由度有M个存储模式，第二个自由度有N个模式，第三个自由度有P个模式，则量子存储器的总复用模式数为各个自由度模式数的乘积，即M*N*P。因而，研究组选择光子的时间、空间以及频次自由度开展并行复用研究，再一次于国际上率先实现了超过这三个自由度的复用量子存储。 试验中，研究小组接纳了2个时间模式、2个频次模式、3个空间模式，总模式数到达2*2*3=12个。试验成果，展示了多自由度并行复用量子存储的可行性。这类晋升量子存储模式数的新要领，将于量子收集以及量子优盘的研究中无疑具备主要运用。 研究至此，量子通讯长间隔传输的问题还没有获得完全解决。 李传锋说。 于多模式复用的长程量子通讯中，两个中继节点的事情模式可能各不不异，为了可以或许履行进一步的纠缠互换，差别的中继节点必需把事情模式变换到统一模式。这就需要模式变换功效。为此，研究组设计了新的存储方案以及存储装配，揭示出多自由度复用量子存储器于时间及频次自由度具有肆意模式变换功效。 研究组进一步证实，他们的博璃三明治可以于时间以及频次自由度，实现肆意脉冲操作，代表性的操作包孕脉冲排序、分束、分频、异频光子合束以及窄带滤波等。于所有这些操作历程中，光子携带的三维空间量子态都连结了约89%的保真度。这就是存储装配可以实现线性光学量子计较机所需的所有操作，这项结果无望于量子计较等范畴得到更多的运用。这一新的结果，在8月24日登载于《天然 通信》上。 李传锋告诉记者， 所有这些研究，始终以来都是于科技部、国度天然科学基金委以及中科院量子信息与量子科����APP技前沿协同立异中央的资助下完成的。咱们此刻的存储寿命是5小时，接下来假如博璃三明治能永劫间存储光子，读出光子，并能运动起来，且能屏蔽周围情况的影响，量子优盘就完成为了道理性验证明验。若要进入现实运用，还需要进一步晋升寿命、提高容量等后续事情 。/开云
