量子存儲

國際上常用的量子存儲器，如冷原子、玻色-愛因斯坦凝聚等，存在帶寬窄和擴展性差等缺點，難以應用于實用化的量子網絡。近幾年興起的基于稀土離子摻雜晶體的固態量子存儲器，具有壽命長、穩定性高、帶寬較寬、擴展性強等優點，但由于這種晶體有雙折射效應，不能用光的偏振狀態來加載信息，而光的各種偏振態是量子信息最方便的載體。因此，怎樣實現光子偏振態的固態量子存儲器是國際學術界一大難題。

中科院量子信息重點實驗室李傳鋒小組利用兩塊1.4毫米厚的摻釹釩酸釔晶體，分別處理光的兩種正交偏振態，同時把一片特殊設計的光學元件置于兩塊晶體之間，整個量子存儲器就像一片很小的“三明治”，緊湊而穩定，擴展和集成都十分方便。

在實驗中，擯棄了傳統的固態量子存儲方案中使用的“共線式”光路，設計出交叉式光路，使得預處理用的泵浦光與待存儲的光不再重合，降低了泵浦光帶來的噪聲，從而極大地提高了存儲器的保真度，可達99.9%，遠高于此前單光子偏振存儲95%的最高保真度，審稿人稱贊為“新穎地解決了在固態器件中存儲偏振比特的重要問題”。

李傳鋒介紹，該成果對進一步提高實用化量子通信網絡元件的小型化和集成化具有重要意義。同時，該超高保真度量子存儲可應用于容錯量子計算等具有苛刻要求的研究領域。

研究成果11日發表在美國《物理評論快報》上，并被美國物理學會網站“物理概要”欄目作亮點報道。