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记者日前从中国科学手艺大学获悉,该校郭光灿院士团队李传锋、周宗权研究组提出并实验实现“无噪声光子回波”,乐成将靠山噪声从1光子降低到0.0015光子,首次考察到单光子的光子回波并实现高保真度的固态量子存储。该功效7月19日揭晓于《自然·通讯》。审稿人以为,这是通往高性能量子存储器的一项主要希望。

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光子回波是原子与一系列电磁波脉冲相互作用时发出的相关辐射,是存储和操作光的有力工具。光子回波作为光与物质作用的一种基本物理历程,已在众多学科领域取得普遍应用,代表性应用有核磁共振成像(射频波段)、电子顺磁共振谱仪(微波段)、二维电子光谱(光波段)等,其中自旋回波是射频波段的光子回波。若是把光子回波应用到量子领域,则有望实现随便波段的光量子存储器,从而确立超导量子盘算机的微波光子学界面以及确立基于光波光子的大尺器量子网络。然而,已有的光子回波方案均存在一个本质缺陷,即光子回波的发射信号被自觉辐射噪声所污染,这从基本上阻止了光子回波应用到量子领域。

李传锋、周宗权研究组提出的“无噪声光子回波”方案,缔造性地连系差异频率的控制脉冲以及两次重聚历程,可通过频谱滤波严酷消除自觉辐射噪声。他们在掺铕硅酸钇晶体(量子优盘的事情介质)中实现了“无噪声光子回波”方案,实测的靠山噪声为0.0015光子,比之前光子回波实验的噪声降低了99.85%。在单光子信号入射的条件下,回波信噪比达42.5,光量子比特的存储保真度达95.2%。

该原创性方案具备高效率、高保真度及易于实现的特征,在量子优盘应用中具有显著优势,这种新手艺另有望在其他学科领域信号提取等方面引发出新应用。

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