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通訊波段的按需式量子存儲實現(xiàn) 長距離光纖通信成為現(xiàn)實
2022年11月22日 13:49:02
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：4528
研究組實現(xiàn)了基于摻鉺波導(dǎo)實現(xiàn)了通訊波段光子的按需式量子存儲，并且這一光纖集成器件可以直接對接現(xiàn)有的光纖網(wǎng)絡(luò)。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】量子存儲器是量子網(wǎng)絡(luò)的核心器件，通過按需式讀取糾纏光子，可以把遠(yuǎn)距離光纖傳輸中的指數(shù)級損耗下降為多項式級損耗。作為不同鏈路內(nèi)糾纏建立以及糾纏交換過程的同步裝置，它是量子中繼器能夠?qū)崿F(xiàn)糾纏分發(fā)加速的關(guān)鍵。
為利用現(xiàn)有的光纖網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建量子網(wǎng)絡(luò)，量子存儲器應(yīng)工作在通訊波段。稀土鉺離子具有獨特的通訊波段光躍遷，是實現(xiàn)通訊波段量子存儲器的重要候選材料。然而，已有的通訊波段量子存儲器的讀出時間在光子寫入前就已預(yù)先設(shè)定，無法實現(xiàn)按需式讀取。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊李傳鋒、周宗權(quán)研究組在摻鉺硅酸釔晶體上利用激光直寫技術(shù)自主加工了光波導(dǎo)，并在波導(dǎo)兩端直接粘貼集成了普通的單模光纖。為了實現(xiàn)按需式讀取，研究組進(jìn)一步利用電子蒸鍍技術(shù)在波導(dǎo)兩側(cè)加工了片上電極，從而利用電場誘導(dǎo)的斯塔克效應(yīng)來實時調(diào)控波導(dǎo)內(nèi)鉺離子的相干演化。
通過極化鉺離子的電子自旋，并初始化其核自旋狀態(tài)，光子的存儲效率被提升至10.9%，這一效率相比此前報道的可集成通訊波段量子存儲獲得了5倍的增強(qiáng)。電場調(diào)控的按需式量子存儲保真度達(dá)到98.3%，遠(yuǎn)超考慮了存儲效率和光子統(tǒng)計的經(jīng)典極限。
研究組實現(xiàn)了基于摻鉺波導(dǎo)實現(xiàn)了通訊波段光子的按需式量子存儲，并且這一光纖集成器件可以直接對接現(xiàn)有的光纖網(wǎng)絡(luò)。在經(jīng)典通信領(lǐng)域，摻鉺光纖放大器的發(fā)明使得長距離光纖通信成為現(xiàn)實，類似地，基于鉺離子的量子存儲也可用于克服長程量子通信中的指數(shù)級損耗，使得鉺離子有望再在量子網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中扮演重要角色。
同時，通過采用鉺離子摻雜，這一存儲器可以直接工作在通訊波段，并且實現(xiàn)與現(xiàn)有光纖器件的集成。相關(guān)成果11月15日發(fā)表于《物理評論快報》。
(資料來源：中國科學(xué)報)
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