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2021年07月26日
【安徽日报】中科大实现“无噪声光子回波”量子存储方案

本报讯(记(ji)者 陈婉婉)记(ji)者7月20日(ri)从中国科(ke)学技术大学获悉,该(gai)校郭光灿院士团队李(li)传锋、周宗权(quan)研(yan)究组提(ti)出并实(shi)验实(shi)现(xian)“无(wu)噪(zao)声光子(zi)回(hui)波”,成功将背景噪(zao)声从1光子(zi)降低(di)到0.0015光子(zi),首(shou)次观察(cha)到单光子(zi)的(de)光子(zi)回(hui)波并实(shi)现(xian)高保(bao)真度的(de)固(gu)态量(liang)子(zi)存(cun)储(chu)。该(gai)成果已于7月19日(ri)发(fa)表(biao)于《自然·通讯》,对研(yan)发(fa)量(liang)子(zi)优盘(pan)和量(liang)子(zi)网(wang)络具有(you)重(zhong)要(yao)意(yi)义。

光(guang)(guang)(guang)子(zi)(zi)回(hui)波(bo)(bo)是(shi)原子(zi)(zi)与(yu)一系列电磁波(bo)(bo)脉(mai)冲相互(hu)作(zuo)(zuo)用(yong)时发(fa)出的(de)(de)相干辐射,是(shi)存(cun)储(chu)和操纵光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)有力工(gong)具。光(guang)(guang)(guang)子(zi)(zi)回(hui)波(bo)(bo)作(zuo)(zuo)为光(guang)(guang)(guang)与(yu)物(wu)质作(zuo)(zuo)用(yong)的(de)(de)一种基(ji)本物(wu)理过程,已在众多学科领域取得广泛应用(yong),代表性应用(yong)有核磁共振成像(射频波(bo)(bo)段(duan))、电子(zi)(zi)顺磁共振谱仪(微(wei)(wei)波(bo)(bo)段(duan))、二维电子(zi)(zi)光(guang)(guang)(guang)谱(光(guang)(guang)(guang)波(bo)(bo)段(duan))等(deng),其(qi)中(zhong)自旋回(hui)波(bo)(bo)是(shi)射频波(bo)(bo)段(duan)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)子(zi)(zi)回(hui)波(bo)(bo)。如果把光(guang)(guang)(guang)子(zi)(zi)回(hui)波(bo)(bo)应用(yong)到量子(zi)(zi)领域,则(ze)有望实现(xian)任意波(bo)(bo)段(duan)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)量子(zi)(zi)存(cun)储(chu)器,从而建立超(chao)导量子(zi)(zi)计(ji)算机的(de)(de)微(wei)(wei)波(bo)(bo)光(guang)(guang)(guang)子(zi)(zi)学界面以及建立基(ji)于光(guang)(guang)(guang)波(bo)(bo)光(guang)(guang)(guang)子(zi)(zi)的(de)(de)大尺(chi)度(du)量子(zi)(zi)网络。

然而(er),已有的(de)光(guang)子回(hui)波方(fang)案均存在一个本质缺陷(xian),即光(guang)子回(hui)波的(de)发(fa)射信号(hao)被自发(fa)辐射噪声所污染,这(zhei)从(cong)根本上(shang)阻止了光(guang)子回(hui)波应用到量子领域。

李(li)传锋(feng)、周宗权研究组提出的(de)“无(wu)噪(zao)(zao)(zao)声(sheng)光(guang)(guang)(guang)子(zi)回(hui)(hui)(hui)波(bo)”方(fang)案(an),创造性地(di)结合不同频率的(de)控制脉(mai)冲以及两次重聚过(guo)(guo)程,可通过(guo)(guo)频谱滤波(bo)严格消(xiao)除自发(fa)辐射(she)噪(zao)(zao)(zao)声(sheng)。他们(men)在掺铕硅酸(suan)钇晶体(ti)中实现了(le)(le)“无(wu)噪(zao)(zao)(zao)声(sheng)光(guang)(guang)(guang)子(zi)回(hui)(hui)(hui)波(bo)”方(fang)案(an),实测的(de)背景噪(zao)(zao)(zao)声(sheng)为0.0015光(guang)(guang)(guang)子(zi),比(bi)之(zhi)前光(guang)(guang)(guang)子(zi)回(hui)(hui)(hui)波(bo)实验的(de)噪(zao)(zao)(zao)声(sheng)降(jiang)低(di)了(le)(le)99.85%。在单光(guang)(guang)(guang)子(zi)信号入射(she)的(de)条件下,回(hui)(hui)(hui)波(bo)信噪(zao)(zao)(zao)比(bi)达42.5,光(guang)(guang)(guang)量子(zi)比(bi)特的(de)存(cun)储(chu)保真度(du)达95.2%。

该(gai)原(yuan)创性方案具(ju)备高效率、高保真度及易(yi)于实(shi)现的特性,在量(liang)子(zi)优(you)盘(pan)应用中具(ju)有显著优(you)势。《自然·通讯》审稿(gao)人认为,这(zhei)是通往高性能(neng)量(liang)子(zi)存储器的一(yi)项重要(yao)进展。这(zhei)种新技(ji)术还(hai)有望在其他学科(ke)领域信号(hao)提取等方面(mian)激发出(chu)新应用。

《安徽日报(bao)》(2021年7月25日2版)

http://szb.ahnews.com.cn/ahrb/content/202107/25/c846763.html

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