中国科大在国际上首次研制成功高维固态量子存储器

　　记者8月19日从中国科大获悉，该校科研人员在国际上首次研制成功高维固态量子存储器，成果发表在最新一期物理学国际权威期刊《物理评论快报》上。

　　据介绍，中科院量子信息重点实验室李传锋研究组，在固态系统中首次实现对三维量子纠缠态的量子存储，保真度高达99.1%，存储带宽达1千兆赫，存储效率为20%，而且该存储器具有对高达51维的量子态的存储能力。

　　远程量子纠缠是实现长程量子通信、分布式量子计算及量子精密计量等的核心资源。但由于光子在光纤中随距离指数损耗，量子纠缠分配的距离被限制在百公里量级。理论上可以基于纠缠光子的量子存储及纠缠交换技术构建量子中继，进而建立千公里量级的量子网络。然而受限于光源、存储器及探测器的效率等因素，量子网络预期传输速率非常低。提升传输速率的重要手段有两种，即对量子态进行高维编码，或者使用多模式量子存储器，但研究进展并不如意。

　　李传锋研究组2012年建立中国首个固态量子存储研究平台，并在国际上率先实现光子偏振态的两维固态量子存储，创造了99.9%的保真度这一世界最高水平。近两年来，他们在国家重大仪器专项支持下，通过优化稀土掺杂晶体样品设计及相关技术，极大地提升了存储器指标，存储带宽由100兆赫提升至1千兆赫，同时存储效率由5%提升至20%。在此基础上，利用光的轨道角动量进行编码，首次研制出窄带高维纠缠光源，然后将此纠缠源存入固态量子存储器中，结果显示三维纠缠态的存储保真度达到99.1%。

　　研究组进一步分析该量子存储的高维特性，结果表明该存储器可对高达51维的量子态进行有效存储。

　　李传锋表示，高维轨道角动量存储技术可用于存储器的多模式存储，以提升量子网络的传输速率及未来量子U盘的存储容量。利用多模式存储，这种新颖的量子存储器的存储容量有望超过一百万个量子比特。本成果为固态量子存储器的集成化、规模化应用打下重要基础。