首次实现光子偏振态的集成固态量子存储

记者从中国科学技术大学获悉，郭光灿院士团队李传峰、周宗权基于自制激光直写波导实现了光子偏振态的集成固态量子存储，存储保真度高达99.40.6%，显著推动了集成量子存储在量子网络中的应用。相关成果近日发表在国际知名学术期刊《科学通报》和《物理评论快报》上。

稀土掺杂晶体作为一种性能优异的固体量子存储介质，可以结合多种微纳工艺制备集成量子存储器。而现有的集成固态量子存储器无法实现偏振态的量子存储，因为稀土掺杂晶体的光吸收一般取决于偏振态，其微纳波导结构不支持任何偏振态的传输。

研究人员首先通过光谱烧孔技术测量了取代铕离子的精确能级结构，然后结合课题组独创的“无噪声光子回波”量子存储方案，克服了取代铕离子的弱吸收问题。最后，基于单晶实现了偏振态的量子存储。在这项工作中，可以通过取代铕离子实现偏振态的量子存储，发表于《科学通报》。研究组进一步利用飞秒激光直写技术，在掺铕硅酸钇晶体中制作凹形包层波导。这种波导可以支持任何偏振态的低损耗传输。结合电场调制的原子频率梳量子存储方案，基于波导结构成功实现了偏振态的量子存储。量子存储的保真度达到99.40.6%，验证了这种集成器件的高可靠性。这一成果发表于《物理评论快报》。

该研究为构建基于偏振编码的量子网络奠定了基础，为集成器件的噪声抑制提供了有效的滤波自由度，对集成量子存储的实际应用具有重要意义。