中國科大在國際上首次研制成功高維固態量子存儲器

　　記者8月19日從中國科大獲悉，該校科研人員在國際上首次研制成功高維固態量子存儲器，成果發表在最新一期物理學國際權威期刊《物理評論快報》上。

　　據介紹，中科院量子信息重點實驗室李傳鋒研究組，在固態系統中首次實現對三維量子糾纏態的量子存儲，保真度高達99.1%，存儲帶寬達1千兆赫，存儲效率為20%，而且該存儲器具有對高達51維的量子態的存儲能力。

　　遠程量子糾纏是實現長程量子通信、分布式量子計算及量子精密計量等的核心資源。但由于光子在光纖中隨距離指數損耗，量子糾纏分配的距離被限制在百公里量級。理論上可以基于糾纏光子的量子存儲及糾纏交換技術構建量子中繼，進而建立千公里量級的量子網絡。然而受限于光源、存儲器及探測器的效率等因素，量子網絡預期傳輸速率非常低。提升傳輸速率的重要手段有兩種，即對量子態進行高維編碼，或者使用多模式量子存儲器，但研究進展并不如意。

　　李傳鋒研究組2012年建立中國首個固態量子存儲研究平臺，并在國際上率先實現光子偏振態的兩維固態量子存儲，創造了99.9%的保真度這一世界最高水平。近兩年來，他們在國家重大儀器專項支持下，通過優化稀土摻雜晶體樣品設計及相關技術，極大地提升了存儲器指標，存儲帶寬由100兆赫提升至1千兆赫，同時存儲效率由5%提升至20%。在此基礎上，利用光的軌道角動量進行編碼，首次研制出窄帶高維糾纏光源，然后將此糾纏源存入固態量子存儲器中，結果顯示三維糾纏態的存儲保真度達到99.1%。

　　研究組進一步分析該量子存儲的高維特性，結果表明該存儲器可對高達51維的量子態進行有效存儲。

　　李傳鋒表示，高維軌道角動量存儲技術可用于存儲器的多模式存儲，以提升量子網絡的傳輸速率及未來量子U盤的存儲容量。利用多模式存儲，這種新穎的量子存儲器的存儲容量有望超過一百萬個量子比特。本成果為固態量子存儲器的集成化、規模化應用打下重要基礎。