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“降噪”99.85%!我国科学家实现原创性量子存储方案

2021-07-20 12:07:24 来源:新华网
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新华社合肥7月20日电(记者徐海涛)近期,中国科学技术大学郭光灿院士团队中的李传锋、周宗权研究组,提出一种无噪声光子回波方案,成功将背景噪声从1光子降低到0.0015光子,实现高保真度的固态量子存储,对研发量子U盘和量子网络具有重要意义。

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干辐射,听上去很难理解,但科学家已经利用它实现了很多应用。

“大家都知道回声,是声音遇到障碍物形成的。当光子遇到原子,也会发生回波现象。”周宗权副教授说,光子回波最著名的应用是核磁共振成像,使用射频波段的光子与人体中的原子相互作用,可以产生反映人体状况的图像,对医学诊断具有重要意义。

近期,李传锋、周宗权研究组基于四能级的原子系统提出了无噪声光子回波方案,创造性地结合不同频率的控制脉冲以及两次重聚过程,可通过频谱滤波严格消除自发辐射噪声。

他们在掺铕硅酸钇晶体中实现了该方案,实测的背景噪声为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,回波的信噪比达42.5,光量子比特的存储保真度高达95.2%。

7月19日,国际知名学术期刊《自然·通讯》发表了该成果。审稿人认为,这是通往高性能量子存储器的一项重要进展。

据了解,这一原创性方案对建立超导量子计算机的微波光子学界面,以及基于光波光子的大尺度量子网络具有重要意义,目前已申请发明专利。

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