官方网站-首页

郭(guō)光(guāng)灿(càn)院(yuàn)士(shì)团(tuán)队(duì)在(zài)可(kě)集成(chéng)量(liàng)子(zi)存(cún)储(chǔ)领(lǐng)域取(qǔ)得(de)重(zhòng)要(yào)进(jìn)展(zhǎn)。该(gāi)团(tuán)队(duì)李(li)传(chuán)锋(fēng)、周(zhōu)宗(zōng)权(quán)研(yán)究(jiū)组(zǔ)基(jī)于(yú)团(tuán)队(duì)原(yuán)创(chuàng)的(de)无(wú)噪(zào)声(shēng)光(guāng)子(zi)回(huí)波(bō)（NLPE）方(fāng)案(àn)，将(jiāng)可(kě)集成(chéng)量(liàng)子(zi)存(cún)储(chǔ)器(qì)的(de)存(cún)储(chǔ)时(shí)间(jiān)从(cóng)10微(wēi)秒(miǎo)级(jí)提(tí)升(shēng)至(zhì)毫(háo)秒(miǎo)级(jí)，同(tóng)时(shí)成(chéng)功(gōng)突(tū)破(pò)了(le)传(chuán)统(tǒng)光(guāng)纤(xiān)延(yán)迟(chí)线(xiàn)的(de)效(xiào)率(lǜ)。该(gāi)成(chéng)果(guǒ)3月(yuè)26日(rì)发(fā)表(biǎo)在(zài)国(guó)际(jì)知(zhī)名学(xué)术(shù)期(qī)刊(kān)《科(kē)学(xué)·进(jìn)展(zhǎn)》上(shàng)。

光(guāng)量(liàng)子(zi)存(cún)储(chǔ)器(qì)作(zuò)为(wèi)克(kè)服(fú)信(xìn)道(dào)损(sǔn)耗(hào)、构(gòu)建(jiàn)大(dà)尺(chǐ)度(dù)量(liàng)子(zi)网(wǎng)络(luò)的(de)核(hé)心(xīn)器(qì)件(jiàn)，其(qí)规(guī)模(mó)化(huà)应(yīng)用(yòng)需(xū)实(shí)现(xiàn)器(qì)件(jiàn)的(de)集成(chéng)化(huà)，从(cóng)而(ér)达(dá)到(dào)小(xiǎo)尺(chǐ)寸(cùn)、低(dī)功(gōng)耗(hào)的(de)目(mù)标(biāo)。自(zì)2011年(nián)以(yǐ)来(lái)，国(guó)际(jì)上(shàng)已(yǐ)利(lì)用(yòng)多(duō)种(zhǒng)工(gōng)艺(yì)在(zài)稀(xī)土(tǔ)掺(càn)杂(zá)晶(jīng)体(tǐ)中(zhōng)制(zhì)备(bèi)了(le)可(kě)集成(chéng)量(liàng)子(zi)存(cún)储(chǔ)器(qì)。然(rán)而(ér)，由(yóu)于(yú)集成(chéng)器(qì)件(jiàn)中(zhōng)噪(zào)声(shēng)难(nán)以(yǐ)滤(lǜ)除(chú)且(qiě)存(cún)储(chǔ)效(xiào)率(lǜ)受(shòu)限(xiàn)，现(xiàn)有(yǒu)装(zhuāng)置(zhì)仅(jǐn)能(néng)实(shí)现(xiàn)在(zài)原(yuán)子(zi)激(jī)发(fā)态(tài)的(de)存(cún)储(chǔ)，存(cún)储(chǔ)时(shí)间(jiān)仅(jǐn)达(dá)10微(wēi)秒(miǎo)级(jí)，存(cún)储(chǔ)效(xiào)率(lǜ)远(yuǎn)低(dī)于(yú)光(guāng)纤(xiān)延(yán)迟(chí)线(xiàn)的(de)传(chuán)输(shū)效(xiào)率(lǜ)，从(cóng)根(gēn)本(běn)上(shàng)限(xiàn)制(zhì)了(le)其(qí)在(zài)远(yuǎn)程(chéng)量(liàng)子(zi)通(tōng)信(xìn)中(zhōng)的(de)实(shí)际(jì)应(yīng)用(yòng)。

为(wèi)解(jiě)决(jué)这(zhè)一(yī)难(nán)题(tí)，李(li)传(chuán)锋(fēng)、周(zhōu)宗(zōng)权(quán)研(yán)究(jiū)组(zǔ)利(lì)用(yòng)飞(fēi)秒(miǎo)激(jī)光(guāng)微(wēi)加(jiā)工(gōng)技(jì)术(shù)，在(zài)掺(càn)铕(yǒu)硅(guī)酸(suān)钇(yǐ)晶(jīng)体(tǐ)中(zhōng)制(zhì)备(bèi)了(le)圆(yuán)对(duì)称(chēng)的(de)凹(āo)陷(xiàn)包(bāo)层(céng)光(guāng)波(bō)导(dǎo)，实(shí)现(xiàn)了(le)基(jī)于(yú)偏(piān)振(zhèn)自(zì)由(yóu)度(dù)的(de)噪(zào)声(shēng)滤(lǜ)除(chú)，并(bìng)结(jié)合(hé)团(tuán)队(duì)原(yuán)创(chuàng)的(de)NLPE量(liàng)子(zi)存(cún)储(chǔ)方(fāng)案(àn)大(dà)幅(fú)提(tí)升(shēng)了(le)存(cún)储(chǔ)效(xiào)率(lǜ)，从(cóng)而(ér)实(shí)现(xiàn)了(le)在(zài)原(yuán)子(zi)基(jī)态(tài)的(de)自(zì)旋(xuán)波(bō)可(kě)集成(chéng)量(liàng)子(zi)存(cún)储(chǔ) [National Science Review 12, nwae161 (2024)]。

近(jìn)期(qī)，团(tuán)队(duì)在(zài)晶(jīng)体(tǐ)上(shàng)表(biǎo)面(miàn)集成(chéng)了(le)共(gòng)面(miàn)电(diàn)波(bō)导(dǎo)，通(tōng)过(guò)施(shī)加(jiā)射(shè)频(pín)磁(cí)场(chǎng)实(shí)现(xiàn)对(duì)光(guāng)波(bō)导(dǎo)内(nèi)铕(yǒu)离(lí)子(zi)核(hé)自(zì)旋(xuán)跃(yuè)迁(qiān)的(de)动(dòng)力(lì)学(xué)解(jiě)耦(ǒu)控(kòng)制(zhì)，从(cóng)而(ér)将(jiāng)自(zì)旋(xuán)波(bō)量(liàng)子(zi)存(cún)储(chǔ)寿(shòu)命(mìng)延(yán)长(zhǎng)至(zhì)毫(háo)秒(miǎo)级(jí)。当(dāng)光(guāng)量(liàng)子(zi)比(bǐ)特(tè)的(de)存(cún)储(chǔ)时(shí)间(jiān)达(dá)1.021毫(háo)秒(miǎo)时(shí)，其(qí)存(cún)储(chǔ)效(xiào)率(lǜ)达(dá)到(dào)12.0±0.5%，这(zhè)一(yī)效(xiào)率(lǜ)远(yuǎn)超(chāo)对(duì)应(yīng)延(yán)时(shí)的(de)光(guāng)纤(xiān)延(yán)迟(chí)线(xiàn)的(de)传(chuán)输(shū)效(xiào)率(lǜ)（仅(jǐn)0.01%），充(chōng)分(fēn)证(zhèng)明(míng)了(le)可(kě)集成(chéng)量(liàng)子(zi)存(cún)储(chǔ)器(qì)件(jiàn)在(zài)功(gōng)能(néng)上(shàng)已(yǐ)不(bù)可(kě)能(néng)被(bèi)光(guāng)纤(xiān)延(yán)迟(chí)线(xiàn)替(tì)代(dài)。

该(gāi)工(gōng)作(zuò)把(bǎ)可(kě)集成(chéng)量(liàng)子(zi)存(cún)储(chǔ)器(qì)的(de)寿(shòu)命(mìng)从(cóng)10微(wēi)秒(miǎo)级(jí)提(tí)升(shēng)至(zhì)毫秒级，首次实现了存储效率超越光纤延迟线的突破，为可集成量子存储在长程量子网络中的实际应用奠定了坚实基础。同时，该成果展现了NLPE方案在解决长寿命量子存储信噪比问题上的巨大潜力。审稿人高度评价：“This is a very important achievement in the field of integrated quantum memories”（这是在可集成量子存储领域非常重要的进步），“this work makes a significant contribution to the development of integrated and long-duration quantum memories”（这项工作对可集成和长寿命量子存储器的发展做出了重要贡献）”。

论文第一作者为中国科学院量(liàng)子(zi)信(xìn)息(xi)重(zhòng)点(diǎn)实(shí)验(yàn)室(shì)的(de)博(bó)士(shì)生(shēng)刘(liú)宇(yǔ)平(píng)。该(gāi)工(gōng)作(zuò)得(de)到(dào)了(le)科(kē)技(jì)创(chuàng)新(xīn)2030重(zhòng)大(dà)项(xiàng)目(mù)、国(guó)家(jiā)自(zì)然(rán)科(kē)学(xué)基(jī)金(jīn)委(wěi)、安(ān)徽(huī)省(shěng)以(yǐ)及(jí)中(zhōng)国(guó)科(kē)学(xué)院(yuàn)的(de)资(zī)助(zhù)。周(zhōu)宗(zōng)权得到中国科学院青年创新促进会优秀会员的资助。