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【?中國科學報】科學家實現通信波段按需式量子存儲
本報訊（見習記者王敏）中國科學技術大學郭光燦院士團隊李傳鋒、周宗權研究組基于摻鉺波導，實現了通信波段光子的按需式量子存儲，向構建大尺度光纖量子網絡邁出重要一步。相關成果近日發(fā)表于《物理評論快報》。
量子存儲器是量子網絡的核心器件，通過按需式讀取糾纏光子，可把遠距離光纖傳輸中的指數級損耗降為多項式級損耗。為利用現有的光纖網絡構建量子網絡，量子存儲器應工作在通信波段。稀土鉺離子具有獨特的通信波段光躍遷，是實現通信波段量子存儲器的重要候選材料。然而，已有的通信波段量子存儲器的讀出時間在光子寫入前就已預先設定，無法實現按需式讀取。
李傳鋒、周宗權研究組在摻鉺硅酸釔晶體上利用激光直寫技術，自主加工了光波導，并在波導兩端直接粘貼集成了普通的單模光纖。為了實現按需式讀取，研究組進一步利用電子蒸鍍技術在波導兩側加工了片上電極，從而利用電場誘導的斯塔克效應實時調控波導內鉺離子的相干演化。通過極化鉺離子的電子自旋，并初始化其核自旋狀態(tài)，光子的存儲效率被提升至10.9%，這一效率相比此前報道的可集成通信波段量子存儲獲得了5倍的增強。電場調控的按需式量子存儲保真度達98.3%，遠超考慮了存儲效率和光子統計的經典極限。
該成果基于鉺離子實現了通信波段的按需式量子存儲，并且這一光纖集成器件可直接對接現有的光纖網絡。在經典通信領域，摻鉺光纖放大器的發(fā)明使得長距離光纖通信成為現實，類似的，基于鉺離子的量子存儲也可用于克服長程量子通信中的指數級損耗。
審稿人評價該工作：“通過采用鉺離子摻雜，這一存儲器可以直接工作在通信波段，并且實現與現有光纖器件的集成。這一工作相比前人工作取得了重要的進展，尤其是把光纖直接粘貼到光波導上，支持低溫環(huán)境下的穩(wěn)定運行?！?/span>
相關論文信息：
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.210501
《中國科學報》 (2022-11-25 第1版 要聞)
