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临沂天气:中国首次实现百毫秒量子存储器 《自然》:不凡特技

日期:2020-03-23 浏览:

中国科学技能大学潘建伟、包小辉等回收冷原子系综在国际上首次实现了百毫秒高效量子存储器,为远间隔量子中继系统的构建奠基了坚硬基本。该成就5月31日颁发在国际权威学术期刊《自然·光子学》上。审稿人对这一事情的重要性给以高度承认,并传颂这一尝试为“不凡特技”(extraordinary tour de force)。

量子中继可以办理光子信号在光纤内指数衰减的重浩劫题,是将来实现超远间隔量子通信的重要途径之一。量子通信被认为是绝对安全的通信方法,其根基道理是操作单个光子加密携带一个量子比特的信息举办传输。今朝量子通信只能到达百公里量级,要实现千公里以上的长程量子通信则需要基于量子存储的量子中继技能。


临沂天气:中国首次实现百毫秒量子存储器 《自然》:不凡特技

尝试装置示意图

此前已经实现的量子中继方案,长程发送一个量子比特的信息所需时间在分钟量级以上。量子中继的根基道理是回收分段胶葛分发与胶葛互换相团结来拓展通信间隔,其焦点是量子存储技能,通过对光子比特举办缓存,可大幅晋升胶葛毗连效率。为满意远间隔量子中继的实际需求,量子存储器需要对单量子态举办长时间存储且具备高读出效率。

连年来,量子存储的尝试研究希望很快,但到今朝为止,还没有一个别系可以或许在存储时间和效率方面同时满意量子中继需求。

冷原子系综是量子存储尝试研究的一个重要物理体系,

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,它的主要利益包罗哄骗手段富厚、退相干机制简朴等。

为进一步晋升存储时间,潘建伟小组连年来成长了三维光晶格限制原子举动等多项要害尝试技能,使得原子举动导致的退相干获得大幅抑制,并最终乐成实现了存储寿命到达0.22秒、读出效率到达76%的高机能量子存储器。这一尝试功效与2012年的事情对比,存储寿命晋升了近两个数量级。

该尝试的重要意义在于,第一次将存储寿命及读出效率晋升到可以或许满意远间隔量子中继的实际需求。据估算,该成就团结多模存储、高效通讯波段接口等技能,已道理上可支持通过量子中继实现500公里以上胶葛分发,并逾越光纤直接传输极限。

该研究事情获得了中科院量子信息与量子科技前沿卓越创新中心、中科院-阿里巴巴量子计较尝试室、基金委、科技部、教诲部等国度有关部分的支持。

相关研究希望

2012年,潘建伟、包小辉等首次实现了毫秒级的高效量子存储器,但该存储时间仍与远间隔量子中继的实际需求相距较远。

2012年5月,中科院院士、中科大传授郭光灿率领的中科院量子信息重点尝试室李传锋研究组在固态系统中首次实现单光子偏振态的量子存储器,保真度达99.9%,刷新世界记载。

2013年,世界上首个可以存储单光子形状的量子存储器在中国降生。

2015年8月,李传锋研究组首次乐成研制高维固态量子存储器。

2015年10月,李传锋研究组乐成实现确定性单光子的多模式固态量子存储,一次可以存储100个量子比特,缔造了世界最高程度。