中國科大研制成功高維固態(tài)量子存儲(chǔ)器

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李傳鋒研究組在固態(tài)系統(tǒng)中首次實(shí)現(xiàn)對(duì)三維量子糾纏態(tài)的量子存儲(chǔ)，保真度高達(dá)99.1%，存儲(chǔ)帶寬達(dá)1 GHz，存儲(chǔ)效率為20%，而且該存儲(chǔ)器具有對(duì)高達(dá)51維的量子態(tài)的存儲(chǔ)能力。該成果發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》。

遠(yuǎn)程量子糾纏是實(shí)現(xiàn)長程量子通信、分布式量子計(jì)算及量子精密計(jì)量等的核心資源。但是，由于光子在光纖中隨距離呈指數(shù)損耗，量子糾纏分配的距離被限制在百公里量級(jí)。受限于光源、存儲(chǔ)器及探測器的效率等因素，量子網(wǎng)絡(luò)的預(yù)期傳輸速率非常低。提升傳輸速率的重要手段有兩種，即對(duì)量子態(tài)進(jìn)行高維編碼，或者使用多模式量子存儲(chǔ)器，但研究進(jìn)展并不如意。

在前期研究的基礎(chǔ)上，李傳鋒等人利用光的軌道角動(dòng)量進(jìn)行編碼，首次研制出窄帶高維糾纏光源，然后將此糾纏源存入固態(tài)量子存儲(chǔ)器中，結(jié)果顯示三維糾纏態(tài)的存儲(chǔ)保真度達(dá)到99.1%。

研究組進(jìn)一步地分析了該量子存儲(chǔ)的高維特性，結(jié)果表明該存儲(chǔ)器可對(duì)高達(dá)51維的量子態(tài)進(jìn)行有效的存儲(chǔ)。

李傳鋒表示，高維軌道角動(dòng)量存儲(chǔ)技術(shù)可用于存儲(chǔ)器的多模式存儲(chǔ)，以提升量子網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率及未來量子U盤的存儲(chǔ)容量。利用多模式存儲(chǔ)，這種新穎的量子存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量有望超過100萬量子比特。本成果為固態(tài)量子存儲(chǔ)器的集成化、規(guī)模化應(yīng)用打下重要的基礎(chǔ)。