■最新發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士領(lǐng)導(dǎo)的中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李傳鋒研究組，在固態(tài)系統(tǒng)中首次實(shí)現(xiàn)對(duì)三維量子糾纏態(tài)的量子存儲(chǔ)，保真度高達(dá)99.1％，存儲(chǔ)帶寬達(dá)1千兆赫，存儲(chǔ)效率為20％，而且該存儲(chǔ)器具有對(duì)高達(dá)51維的量子態(tài)的存儲(chǔ)能力。該成果發(fā)表在近日物理學(xué)國(guó)際權(quán)威期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。

遠(yuǎn)程量子糾纏是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)程量子通信、分布式量子計(jì)算及量子精密計(jì)量等的核心資源。但由于光子在光纖中隨距離指數(shù)損耗，量子糾纏分配的距離被限制在百公里量級(jí)。理論上可以基于糾纏光子的量子存儲(chǔ)及糾纏交換技術(shù)構(gòu)建量子中繼，進(jìn)而建立千公里量級(jí)的量子網(wǎng)絡(luò)。然而受限于光源、存儲(chǔ)器及探測(cè)器的效率等因素，量子網(wǎng)絡(luò)預(yù)期傳輸速率非常低。提升傳輸速率的重要手段有兩種，即對(duì)量子態(tài)進(jìn)行高維編碼，或者使用多模式量子存儲(chǔ)器，但研究進(jìn)展并不如意。

李傳鋒研究組2012年建立我國(guó)首個(gè)固態(tài)量子存儲(chǔ)研究平臺(tái)，并在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)光子偏振態(tài)的兩維固態(tài)量子存儲(chǔ)，創(chuàng)造了99.9％的保真度這一世界最高水平。他們利用光的軌道角動(dòng)量進(jìn)行編碼，首次研制出窄帶高維糾纏光源，然后將此糾纏源存入固態(tài)量子存儲(chǔ)器中，結(jié)果顯示三維糾纏態(tài)的存儲(chǔ)保真度達(dá)到99.1％。研究組進(jìn)一步分析該量子存儲(chǔ)的高維特性，結(jié)果表明該存儲(chǔ)器可對(duì)高達(dá)51維的量子態(tài)進(jìn)行有效存儲(chǔ)。

李傳鋒表示，高維軌道角動(dòng)量存儲(chǔ)技術(shù)可用于存儲(chǔ)器的多模式存儲(chǔ)，以提升量子網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率及未來(lái)量子U盤的存儲(chǔ)容量。利用多模式存儲(chǔ)，這種新穎量子存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量有望超過(guò)100萬(wàn)個(gè)量子比特。該成果為固態(tài)量子存儲(chǔ)器的集成化、規(guī)模化應(yīng)用打下重要基礎(chǔ)。（記者吳長(zhǎng)鋒）