【突破】中国科大实现“无噪声光子回波”量子存储方案

中国科学院院士、中国科学技术大学教授郭光灿团队在量子存储及量子网络研究中取得进展。

中国科学技术大学消息显示，研究提出并实验实现无噪声光子回波，实测噪声比前人的结果降低了670倍，首次观察到单光子的光子回波并由此实现了高保真度的固态量子存储。该工作从方案提出、理论分析到实验实现均由该团队完成，该方案被命名为“Noiseless photon echo”（无噪声光子回波，简称NLPE）并已申请发明专利，是我国具有自主知识产权的原创性量子存储方案。

图片来源：中国科大

据介绍，中国科大科研人员基于四能级的原子系统提出了NLPE方案。该方案创造性地结合了不同频的控制脉冲以及两次重聚过程，使得发射光子回波的上能级与残留布居的上能级是不同能级，所以可通过频谱滤波严格消除自发辐射噪声。

此外，科研人员还在掺铕硅酸钇晶体（量子优盘的工作介质）中实现了NLPE方案，实测的背景噪声为0.0015光子，比前人光子回波实验的噪声降低了670倍。在单光子信号入射的条件，回波信噪比达42.5，光量子比特的存储保真度达95.2%。NLPE方案具备高效率、高保真度及易于实现的特性，在量子优盘的应用中将有显著优势，该技术还有望在其他学科领域的信号提取等方面进一步应用。