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: 92

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

镧系摻杂在 CoMn2O4 空心立方体内诱导表面晶格氧活化，以增强氮氧化物的减少

2026 - 04 - 17

点击次数: 16

来源：X-MOL本文介绍了一种镧系系辅助策略，以解决有效提升 CoMn2O4 空心方块 NOx 还原性能的持续挑战。通过共沉淀法合成了四种稀土元素（镧（La）、钆（Pr）、锕（Sm）、钕（Nd））修饰的 CoMn2O4。其中，Pr 合作的 CoMn2O4 表现出显著的 T80 降低，比未改造的对应物低约 100°C。此外，Pr0.1Co0.9Mn2O4 在实验条件下表现出优异的稳定性和良...

镧系三掺杂工程在双波段激发下向上转换发射，实现高分辨率成像

2026 - 04 - 17

点击次数: 16

来源：X-MOL掺杂镧系上转换纳米颗粒（UCNPs）因其光稳定性窄带发射，已成为引人注目的光学探针。双波段激发为定制上变频发射提供了一种强大的方法，因为它有选择性地针对特定的 4f 跃迁。然而，由于竞争性双波长协同激发，实现上变频发射耗竭（即通过辅助辐照抑制发射）仍然具有挑战性。本文介绍了一种镧系三掺醇策略，利用再激发驱动的排放耗尽（REED）过程克服这一局限。在 REED 中，额外的激光会重新激...

协会走访两家科研院所

2026 - 04 - 16

点击次数: 38

2026年4月15日，市稀土协会走访了中科院上海光学精密机械研究所和中科院上海硅酸盐研究所，重点了解稀土相关科研领域的最新成果，收集两家研究院就推进稀土产业发展提出的政策建议。交流过程中，协会详细了解了两家研究院在稀土激光玻璃、晶体、陶瓷等领域的最新研发进展，以及去年出台的稀土相关政策对科研机构带来的影响。随后，协会就加强稀土全产业链监管工作作了宣讲，并针对协会今年的相关活动，包括会员大会、工博会...

协会走访两家科研院所

2026 - 04 - 16

点击次数: 32