記者3月8日從中國科學技術大學獲悉，該校郭光燦院士團隊在量子存儲領域取得重要進展——採用飛秒激光微加工技術製備出高保真度的可集成固態量子存儲器，並基於自主研製設備首次全面提升稀土離子的電子自旋及核自旋相干壽命。相關成果分別於近日發表在著名物理學期刊《光學》和《應用物理評論》上。
量子存儲器是構建量子網絡的核心器件，它可以有效地克服信道損耗，從而拓展量子通信的工作距離，並整合分處異地的量子計算及量子傳感資源。郭光燦院士團隊李傳鋒、周宗權研究組，長期致力於基於稀土摻雜晶體的固態量子存儲器研究，所研製固態量子存儲器的保真度、維度數及多模式容量等三項技術指標均保持國際領先。
當前固態量子存儲器研究面臨兩方面的挑戰：一方面，已有的固態量子存儲實驗，使用的存儲介質大多是塊狀晶體，這種材料不能直接對接光纖網絡或集成光學芯片，難以實現大規模擴展性應用；另一方面，稀土離子的電子自旋及核自旋與晶體內聲子相互作用，導致量子存儲器的相干壽命嚴重受限。為了推進量子存儲器的實用化，研究組從材料加工與測試裝備著手對以上問題展開系統性研究。
為解決擴展性問題，研究組採用飛秒激光微加工技術首次在摻銪硅酸釔晶體中刻蝕出光波導，研製出可集成的固態量子存儲器。實驗測定兩種方案對應的保真度分別超過99%和97%，表明這種可集成量子存儲器具有很高的可靠性。
研究組還成功搭建出國際首個深低溫脈衝式電子與核自旋雙共振譜儀，並嚴格標定其最低工作溫度為0.1K(開爾文)。在0.1K溫度下，測得摻釹硅酸釔晶體的自旋迴波信號的信噪比相比4K溫度下提升了20倍，電子自旋的布居數壽命和相干壽命分別達到15秒和2毫秒，同時核自旋的布居數壽命和相干壽命則分別達到10分鐘和40毫秒，這四項壽命指標相比4K溫度下均實現超過一個數量級的提升。（安徽日報記者 陳婉婉）
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