大陆中国科学技术大学郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室李传锋研究组,在固态系统中实现了目前世界上最高保真度的量子存储器,保真度高达99.9%,刷新世界纪录。该研究成果发表在5月11日出版的美国《物理评论快报》上。
量子存储器是量子信息领域的核心器件之一。国际上常用的量子存储器存在带宽窄和扩展性差等缺点,难以应用于实用化的量子网络。近几年兴起的基于稀土离子掺杂晶体的固态量子存储器件虽然具有寿命长、稳定性高等诸多优点,但由于稀土离子掺杂晶体只对某一偏振态的光起作用,已研制出的固态量子存储器都是针对单一偏振态的。而在实际应用中,光的各种偏振态是量子信息最方便的载体,怎样实现光子偏振态的固态量子存储器成为国际学术界亟需解决的难题。
李传锋研究组利用两块1.4毫米厚的掺钕钒酸钇晶体,分别处理光的两种正交偏振态,同时把一片特殊设计的半波片置于两块晶体之间,实现这两种偏振态的互换。整个量子存储器就像一片很小的“三明治”,紧凑而稳定,便于扩展和集成。
据介绍,该研究首次实现了光子偏振态的固态量子存储,对进一步提高量子通信网络、分散式量子计算网络等元件的小型化和集成化具有重要意义。同时,此超高保真度量子存储可应用于容错量子计算等具有苛刻要求的研究领域。