【突破】中國科大實(shí)現(xiàn)“無噪聲光子回波”量子存儲(chǔ)方案

中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授郭光燦團(tuán)隊(duì)在量子存儲(chǔ)及量子網(wǎng)絡(luò)研究中取得進(jìn)展。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)消息顯示，研究提出并實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)無噪聲光子回波，實(shí)測(cè)噪聲比前人的結(jié)果降低了670倍，首次觀察到單光子的光子回波并由此實(shí)現(xiàn)了高保真度的固態(tài)量子存儲(chǔ)。該工作從方案提出、理論分析到實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)均由該團(tuán)隊(duì)完成，該方案被命名為“Noiseless photon echo”（無噪聲光子回波，簡稱NLPE）并已申請(qǐng)發(fā)明專利，是我國具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的原創(chuàng)性量子存儲(chǔ)方案。

圖片來源：中國科大

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據(jù)介紹，中國科大科研人員基于四能級(jí)的原子系統(tǒng)提出了NLPE方案。該方案創(chuàng)造性地結(jié)合了不同頻的控制脈沖以及兩次重聚過程，使得發(fā)射光子回波的上能級(jí)與殘留布居的上能級(jí)是不同能級(jí)，所以可通過頻譜濾波嚴(yán)格消除自發(fā)輻射噪聲。

此外，科研人員還在摻銪硅酸釔晶體（量子優(yōu)盤的工作介質(zhì)）中實(shí)現(xiàn)了NLPE方案，實(shí)測(cè)的背景噪聲為0.0015光子，比前人光子回波實(shí)驗(yàn)的噪聲降低了670倍。在單光子信號(hào)入射的條件，回波信噪比達(dá)42.5，光量子比特的存儲(chǔ)保真度達(dá)95.2%。NLPE方案具備高效率、高保真度及易于實(shí)現(xiàn)的特性，在量子優(yōu)盤的應(yīng)用中將有顯著優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)還有望在其他學(xué)科領(lǐng)域的信號(hào)提取等方面進(jìn)一步應(yīng)用。