【突破】中國科大實現(xiàn)“無噪聲光子回波”量子存儲方案

中國科學院院士、中國科學技術大學教授郭光燦團隊在量子存儲及量子網(wǎng)絡研究中取得進展。

中國科學技術大學消息顯示，研究提出并實驗實現(xiàn)無噪聲光子回波，實測噪聲比前人的結果降低了670倍，首次觀察到單光子的光子回波并由此實現(xiàn)了高保真度的固態(tài)量子存儲。該工作從方案提出、理論分析到實驗實現(xiàn)均由該團隊完成，該方案被命名為“Noiseless photon echo”（無噪聲光子回波，簡稱NLPE）并已申請發(fā)明專利，是我國具有自主知識產(chǎn)權的原創(chuàng)性量子存儲方案。

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的原子系統(tǒng)提出了NLPE方案。該方案創(chuàng)造性地結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與殘留布居的上能級是不同能級，所以可通過頻譜濾波嚴格消除自發(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）中實現(xiàn)了NLPE方案，實測的背景噪聲為0.0015光子，比前人光子回波實驗的噪聲降低了670倍。在單光子信號入射的條件，回波信噪比達42.5，光量子比特的存儲保真度達95.2%。NLPE方案具備高效率、高保真度及易于實現(xiàn)的特性，在量子優(yōu)盤的應用中將有顯著優(yōu)勢，該技術還有望在其他學科領域的信號提取等方面進一步應用。