我國科學家研制出按需式讀取可集成固態量子存儲器

記者從中國科學技術大學獲悉，該校郭光燦院士團隊李傳鋒、周宗權研究組首次實現按需式讀取的可集成固態量子存儲器。該成果日前發表于《物理評論快報》，對于實現大容量量子存儲、構建量子網絡具有重要意義。

量子存儲器是構建大尺度量子網絡的核心器件?；诹孔哟鎯ζ鞯牧孔又欣^或量子U盤可以有效克服信道損耗，拓展量子網絡工作距離。李傳鋒、周宗權研究組長期致力于基于稀土摻雜晶體的固態量子存儲器研究，為了提升存儲容量、滿足應用需求，他們近年來發展了激光直寫技術，在稀土摻雜晶體上制備可集成量子存儲器。

所謂按需式讀取，是指光子寫入存儲器以后再根據需求決定讀出的時間，它對實現量子網絡中同步操作等功能至關重要。然而，國際上已有的可集成固態量子存儲器都是基于簡單的原子頻率梳方案，其讀出時間在光子寫入之前已預先設定，無法按需讀取。為了實現按需式讀取，該研究組采用一種改進的量子存儲方案，即電場調制的原子頻率梳方案，通過引入兩個電脈沖，利用斯塔克效應實時操控稀土離子的演化，從而控制存儲器的讀出時間。

該研究組首先使用飛秒激光在摻銪硅酸釔晶體表面制備出“面上光波導”，然后在“面上光波導”的兩側加工兩個面上電極，從而實時操控存儲過程，實現按需式讀取。實驗中，光波導插入損耗在1分貝以下，這是目前可集成固態量子存儲器的最優水平。

最終，該研究組在國際上首次實現按需式讀取的可集成固態量子存儲器，存儲保真度為99.3%±0.2%。這一結果接近他們2012年在塊狀晶體中創下的量子存儲保真度最高紀錄(99.9%)，表明這種可集成量子存儲器具有極高的可靠性。(吳長鋒)