中科大实现光子偏振态的可集成固态量子存储

日期： 2022-05-09

浏览次数: 177

来源：澎湃新闻

近日，中国科学技术大学郭光灿院士团队在固态量子存储领域取得重要进展。

前述团队李传锋、周宗权研究组基于自主加工的激光直写波导，实现了光子偏振态的可集成固态量子存储，存储保真度高达99.4±0.6%，显著推进可集成量子存储器在量子网络中的应用。相关成果发表在《科学通报》(Science Bulletin)和《物理评论快报》(Physical Review Letters)。

光子的偏振态具有操作精度高和抗干扰能力强的特点，在量子信息工作中具有广泛应用。实现偏振态的可集成量子存储，是构建大尺度可集成量子网络的基本需求。

稀土掺杂晶体作为一种性能优异的固态量子存储介质，能够结合多种微纳工艺，制备出可集成的量子存储器。然而，已有的可集成固态量子存储器均无法实现偏振态的量子存储，这是由于稀土掺杂晶体的光吸收一般依赖于偏振态，并且其微纳波导结构也不支持任意偏振态的传输。

掺铕硅酸钇晶体是实现可移动量子优盘的重要候选材料，李传锋、周宗权研究组基于该材料在2021年已实现长达1小时的相干光存储。近期工作中，团队注意到掺铕硅酸钇晶体中占据第二类钇替位的Eu^(3+)（下称替位二铕离子）可以实现对任意偏振态的均匀吸收。

此次，团队首先采用光谱烧孔技术测定替位二铕离子的准确能级结构，再结合研究组原创的“无噪声光子回波(NLPE)”量子存储方案，以克服替位二铕离子的弱吸收问题，最终基于单次通过的单块晶体，实现了偏振态的量子存储。该研究提出并证实了替位二铕离子可实现偏振态的量子存储，并发表在《科学通报》(Science Bulletin)。

团队进一步利用飞秒激光直写技术，在掺铕硅酸钇晶体中加工出凹陷包层波导。这种波导具有圆对称的结构，可以支持任意偏振态的低损耗传输。他们采用光谱烧孔技术提升替位二铕离子的吸收深度达2.6倍，再结合电场调制的原子频率梳量子存储方案，成功基于波导结构实现了偏振态的量子存储。其量子存储保真度达99.4±0.6%，验证了这一可集成器件的高可靠性，该成果5月2日发表于《物理评论快报》(Physical Review Letters)。

前述研究将光子的偏振自由度应用到可集成量子存储领域，为基于偏振编码构建量子网络奠定了基础。同时，偏振自由度为可集成器件的噪声抑制提供了一个有效的滤波自由度，对于可集成量子存储的实用化具有重要意义。

“论文报道了重要的成果，因为它首次展示了硅酸钇晶体中激光直写波导与偏振编码的兼容性，拓展了这一新型集成工艺平台的技术适用性。”审稿人对此评价，“这一实验显然处于最先进的技术水平，具有最高的复杂性和技术性。”

上一篇：利用聚集诱导发光基团在金属有机框架中实现气压荧光响应下一篇：具有超宽光谱快速响应和偏振敏感的二维NdSb₂光电探测器

Hot News / 相关推荐

锚定铂纳米颗粒的三维石墨烯–二氧化铈纳米棒气凝胶用于提升催化性能

2026 - 06 - 04

点击次数: 16

来源：X-MOL直接甲醇燃料电池（DMFC）技术的持续发展对高性能、高耐久性贵金属基电催化剂的研发提出了日益严苛的要求。本文通过溶剂热共组装策略，合理设计并合成了由二氧化铈纳米棒与石墨烯构成的三维（3D）交联纳米结构复合催化剂（CeO2 NRs-G）。超细铂纳米颗粒被均匀锚定于该分级多孔骨架上，形成Pt/CeO2 NRs-G催化剂。该3D纳米结构兼具石墨烯的高导电性与多孔网络结构，可有效促进物质与...

纳米氧化铈的导电性与结构与其催化性能的关系

2026 - 06 - 03

点击次数: 38

来源：X-MOL相较于其他铜掺杂纳米氧化铈材料，于近室温条件下制备的8% Cu–纳米氧化铈在水煤气变换（WGS）反应中展现出优异的催化性能，但其原因十年来一直不甚明确［Si, R. 等，Catal. Today 2012, 180(1), 68–80.］。为探究该现象，我们对采用相同共沉淀法制备的、含铜量为0–16%的纳米氧化铈晶粒进行了电导率测试，并结合对分布函数（PDF）分析获得的结构信息开展...

构建基于铈的金属有机框架，用于四氢喹啉光催化氧化

2026 - 06 - 03

点击次数: 39

来源：X-MOL绿色光催化氧化材料作为环境和化学工程可持续发展的环保策略，吸引了广泛的研究关注。在这项工作中，在温和条件下，以溶温合成了一种新型二维铈基金属有机框架（Ce-MnTCPP）。该框架由锰卟啉配体 MnTCPP 构建，这是一种锰卟啉配体，由 Mn 2+ 离子与四氢喧啶卟啉（TCPP）及铀离子配位形成，已被证明是选择性氧化四氢喹啉的高效光催化剂。在 395 纳米 LED 照射下，其催化性能...

通过光催化记忆效应与铒掺杂协同作用实现高效CO2转化：铒掺杂BiOCl纳米片

2026 - 06 - 02

点击次数: 60

来源：X-MOL为寻找高效的二氧化碳还原光催化剂，稀土元素掺杂因其独特的电子结构和能级而受到广泛关注，可显著增强光吸收能力和电荷转移效率。本研究采用表面活性剂辅助水热法合成了二维超薄铒（Er）掺杂BiOCl纳米片。Er掺杂不仅抑制了光生载流子的复合，还进一步增强了BiOCl纳米片的光催化记忆效应。Er掺杂与前期可见光辐照诱导的光催化记忆效应之间的协同作用，大幅调控了BiOCl纳米片内部的电子态。实...