中国研制出世界最高效固态量子存储器

中国新闻央广网 2015年10月26日 12:05 A-A+
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　　央广网合肥10月26日消息（记者刘军 通讯员杨保国）记者从中国科大获悉，中国科大郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室李传锋研究组，成功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，创造了世界最高水平。该成果发表在10月15日的世界著名学术期刊《自然·通讯》上。

　　据了解，量子通信被认为是绝对安全的通信方式，其基本原理是利用单个光子加密携带一个量子比特的信息进行传输。由于量子不可克隆定理，一旦有人窃取信息就会被立刻发现。但由于通信过程中不可避免的传输损耗，目前量子通信只能达到百公里量级，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术。

　　用于量子通信的常见光源的发光介质由很多原子构成，具体哪个原子发光是随机的，产生光子的几率很低，且每次发射不能保证只有一个光子，这会导致中继出错且安全性大大降低。目前已经实现的量子中继方案都是基于这种概率性光源的存储，长程发送一个量子比特的信息所需要的时间在分钟量级以上。

　　加快传输速度有两个办法，一是采用确定性单光子源，即利用单个原子发光，每次只发射一个光子；二是利用多模式存储，即一次存储就可以存多个量子比特，而普通的量子存储一次只能存一个量子比特的信息。

　　李传锋研究组通过两年的努力，从上百个人造原子中找到发光波长与固态量子存储相匹配的一个人造原子，用它作为光源产生确定性的单光子，然后通过光纤传输到5米外的自主研发的固态量子存储器中进行存储，并测得存储保真度为91.3%。在此基础上，他们进一步实验实现多模式的量子存储，一次可以存储100个量子比特，创造了世界最高水平。

　　李传锋介绍说，基于该技术，可以使长程发送一个量子比特需要的时间缩短到毫秒量级，即传输速度至少可以提高四个量级。同时，该成果还首次实现了两个固态量子节点，即固态人造原子光源与固态量子存储器的对接，向实现全固态量子网络迈出了重要的一步。