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中國(guó)科學(xué)家首次成功研制高維固態(tài)量子存儲(chǔ)器
信息來(lái)源：新華網(wǎng) 發(fā)布日期：2015-08-24 瀏覽次數(shù)：4620次
記者20日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校郭光燦院士領(lǐng)導(dǎo)的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％。
遠(yuǎn)程量子糾纏是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)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。理論上可以基于糾纏光子的量子存儲(chǔ)及糾纏交換技術(shù)構(gòu)建量子中繼，進(jìn)而建立千公里量級(jí)的量子網(wǎng)絡(luò)。然而受限于光源、存儲(chǔ)器及探測(cè)器的效率等因素，量子網(wǎng)絡(luò)預(yù)期傳輸速率非常低。
據(jù)了解，李傳鋒研究組2012年建立中國(guó)首個(gè)固態(tài)量子存儲(chǔ)研究平臺(tái)，并在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)光子偏振態(tài)的兩維固態(tài)量子存儲(chǔ)，創(chuàng)造了99.9％的保真度這一世界最高水平。
近兩年來(lái)，該研究組在國(guó)家重大儀器專(zhuān)項(xiàng)支持下，通過(guò)優(yōu)化稀土摻雜晶體樣品設(shè)計(jì)及相關(guān)技術(shù)，極大地提升了存儲(chǔ)器指標(biāo)，存儲(chǔ)帶寬由100兆赫提升至1千兆赫，同時(shí)存儲(chǔ)效率由5％提升至20％。
在此基礎(chǔ)上，研究組利用光的軌道角動(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％?？蒲腥藛T們進(jìn)一步分析該量子存儲(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(lái)量子Ｕ盤(pán)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(guò)100萬(wàn)個(gè)量子比特。本成果為固態(tài)量子存儲(chǔ)器的集成化、規(guī)?；瘧?yīng)用打下重要基礎(chǔ)。
該成果近日發(fā)表在物理學(xué)國(guó)際權(quán)威期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。
遠(yuǎn)程量子糾纏是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)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。理論上可以基于糾纏光子的量子存儲(chǔ)及糾纏交換技術(shù)構(gòu)建量子中繼，進(jìn)而建立千公里量級(jí)的量子網(wǎng)絡(luò)。然而受限于光源、存儲(chǔ)器及探測(cè)器的效率等因素，量子網(wǎng)絡(luò)預(yù)期傳輸速率非常低。
據(jù)了解，李傳鋒研究組2012年建立中國(guó)首個(gè)固態(tài)量子存儲(chǔ)研究平臺(tái)，并在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)光子偏振態(tài)的兩維固態(tài)量子存儲(chǔ)，創(chuàng)造了99.9％的保真度這一世界最高水平。
近兩年來(lái)，該研究組在國(guó)家重大儀器專(zhuān)項(xiàng)支持下，通過(guò)優(yōu)化稀土摻雜晶體樣品設(shè)計(jì)及相關(guān)技術(shù)，極大地提升了存儲(chǔ)器指標(biāo)，存儲(chǔ)帶寬由100兆赫提升至1千兆赫，同時(shí)存儲(chǔ)效率由5％提升至20％。
在此基礎(chǔ)上，研究組利用光的軌道角動(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％?？蒲腥藛T們進(jìn)一步分析該量子存儲(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(lái)量子Ｕ盤(pán)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(guò)100萬(wàn)個(gè)量子比特。本成果為固態(tài)量子存儲(chǔ)器的集成化、規(guī)?；瘧?yīng)用打下重要基礎(chǔ)。
該成果近日發(fā)表在物理學(xué)國(guó)際權(quán)威期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。
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