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我國科學(xué)家實(shí)現(xiàn)多模量子態(tài)的長時(shí)間存儲

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2022-11-08 11:26:26 字號：A- A A+ 來源：央視新聞客戶端

近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊(duì)在長時(shí)間空間多模量子態(tài)存儲方向取得新進(jìn)展，科研團(tuán)隊(duì)利用磁場操控技術(shù)結(jié)合鐘態(tài)制備的方法實(shí)現(xiàn)了基于冷原子系綜的光子高維軌道角動量態(tài)的長時(shí)間存儲。

長距離量子通信的實(shí)現(xiàn)離不開量子中繼，其中量子存儲器是構(gòu)建量子中繼的核心。由于冷原子系綜具有集體增強(qiáng)效應(yīng)以及光譜一致性，可以有效地存儲光子的量子態(tài)，因此作為極具潛力的量子存儲器介質(zhì)而備受青睞。學(xué)術(shù)界的眾多工作表明，將多模存儲器布局到量子網(wǎng)絡(luò)中，能大幅度提高信道容量，因此多模量子存儲器的實(shí)現(xiàn)對于構(gòu)建高容量量子網(wǎng)絡(luò)具有重要價(jià)值。盡管多模量子存儲領(lǐng)域已取得重要進(jìn)展，但基于冷原子系綜的長時(shí)間空間多模存儲還存在許多科學(xué)問題亟待解決。

科研團(tuán)隊(duì)利用銣冷原子體系，基于光子軌道角動量自由度，開展了高維多模光子態(tài)的長時(shí)間存儲研究，實(shí)現(xiàn)了對單光子量級信號光的濾波和探測。該工作以兩個(gè)三維軌道角動量疊加態(tài)為例開展長時(shí)間存儲研究，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)經(jīng)過400μs的存儲時(shí)間后絕對保真度遠(yuǎn)高于通過脈沖平均光子數(shù)和存儲效率計(jì)算出的量子-經(jīng)典界限，表明該存儲器仍可以工作在量子領(lǐng)域。同時(shí)，當(dāng)存儲時(shí)間從10μs延長到400μs時(shí)，存儲器的讀出效率由10.7%衰減到4.7%，降低了不到60%。研究成果對高容量量子網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建具有重要參考意義。

（總臺央視記者帥俊全）
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