通讯波段按需式量子存储实现

记者20日从中国科学技术大学获悉，郭光灿院士团队李传峰，周宗权基于掺铒波导实现了通信波段光子的按需量子存储，向构建大规模光纤量子网络迈出重要一步这一成果日前发表在国际学术期刊《物理评论快报》上

量子存储器是量子网络的核心器件通过按需读取纠缠光子，可以将长距离光纤传输中的指数损耗降低到多项式损耗为了利用现有的光纤网络构建量子网络，量子存储器应该工作在通信波段er3+离子在通信波段具有独特的光学跃迁，是实现通信波段量子存储的重要候选材料而现有通信波段量子存储器的读取时间是在写入光子之前预先设定的，因此无法按需读取

李传峰和周宗权研究组利用激光直写技术在掺铒硅酸钇晶体上独立制作光波导，并在波导两端直接键合集成普通单模光纤为了实现按需读取，研究团队进一步利用电子蒸发技术加工了波导两侧的片上电极，从而利用电场诱导的斯塔克效应实时控制波导中铒离子的相干演化通过极化铒离子的电子自旋并初始化其核自旋态，光子的存储效率提高到10.9%，比之前报道的集成通信波段的量子存储提高了5倍电场控制的按需量子存储保真度达到98.3%，远超考虑存储效率和光子统计的经典极限

该成果实现了基于铒离子的通信波段按需量子存储，这种光纤集成器件可以直接与现有光纤网络连接在经典通信领域，掺铒光纤放大器的发明使长距离光纤通信成为现实同样，基于铒离子的量子存储也可以用于克服长距离量子通信中的指数损耗，这使得铒离子有望在量子网络的构建中发挥重要作用

该成果得到了评审人员的高度评价:这项工作与之前的工作相比取得了重要进展，特别是光纤直接附着在光波导上，支持低温环境下的稳定运行。