我國科學家實現(xiàn)多模量子態(tài)的長時間存儲

每經(jīng)AI快訊，近日，中國科學技術(shù)大學郭光燦院士團隊在長時間空間多模量子態(tài)存儲方向取得新進展，科研團隊利用磁場操控技術(shù)結(jié)合鐘態(tài)制備的方法實現(xiàn)了基于冷原子系綜的光子高維軌道角動量態(tài)的長時間存儲。

長距離量子通信的實現(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現(xiàn)對于構(gòu)建高容量量子網(wǎng)絡(luò)具有重要價值。盡管多模量子存儲領(lǐng)域已取得重要進展，但基于冷原子系綜的長時間空間多模存儲還存在許多科學問題亟待解決。

科研團隊利用銣冷原子體系，基于光子軌道角動量自由度，開展了高維多模光子態(tài)的長時間存儲研究，實現(xiàn)了對單光子量級信號光的濾波和探測。該工作以兩個三維軌道角動量疊加態(tài)為例開展長時間存儲研究，實驗發(fā)現(xiàn)經(jīng)過400μs的存儲時間后絕對保真度遠高于通過脈沖平均光子數(shù)和存儲效率計算出的量子-經(jīng)典界限，表明該存儲器仍可以工作在量子領(lǐng)域。同時，當存儲時間從10μs延長到400μs時，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。（央視新聞）