用飛秒激光製備出高性能固態量子存儲器,其保真度達95%以上

中新網合肥3月8日電 (記者 吳蘭)中國科學技術大學8日消息:該校郭光燦院士團隊在量子存儲領域取得重要進展——用飛秒激光技術製備出高性能可集成固態量子存儲器。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。

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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。

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超快激光在真正意義上實現了冷加工,在精密加工方面有顯著優勢,隨著超快激光器的生產工藝逐漸成熟,成本逐漸下降,未來有望廣泛的應用於醫療生物、航空航天、消費電子、照明顯示、能源環境、精密機械等下游行業。

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超快激光產業鏈從上游-中游-下游可分為三大環節:(1)上游為材料元件,包括光學元器件、電子元器件、抽運源和激光晶體;(2)中游包括激光器:超快激光器按照其脈衝寬度不同,可分為納秒激光器(10-6秒)、皮秒激光器(10-12秒)、飛秒激光器(10-15秒),光學處理系統和光閥;(3)下游應用包括光伏能源中電池製造、醫療美容、消費電子領域多個切割修復應用、及航空航天中渦輪葉片加工、航空濾網清洗等。

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中國超快激光市場規模發展迅速。從我國市場規模來看,超快激光行業正處於快速發展階段,根據中國科學院武漢文獻情報中心發佈的《2019中國激光產業發展報告》,2017年我國超快激光器市場約13.5億元,預計2020年將超過50億元。

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