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06-18
中国科学技术大学中国科学技术大学郭光灿院士团队在固态量子存储领域取得重要进展。
李传峰和周宗全研究团队基于掺铒波导实现了通信频段光子的按需量子存储，朝着构建大规模光纤量子网络迈出了重要一步。
该成果于11月15日发表在国际知名学术期刊《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，长距离光纤传输中的指数损耗可以减少为多项式损耗。
为了利用现有光纤网络构建量子网络，量子存储器应该工作在通信频段。
稀土铒离子具有独特的通信波段光学跃迁，是实现通信波段量子存储器的重要候选材料。
然而，现有通信频段量子存储器的读出时间是在光子写入之前预设的，无法实现按需读取。
李传峰和周宗全研究团队独立采用激光直写技术在掺铒硅酸钇（Er3+：Y2SiO5）晶体上加工光波导，并在波导两端直接集成普通单模光纤。
为了实现按需读取，研究团队进一步利用电子蒸发技术对波导两侧的片上电极进行加工，从而利用电场诱发的斯塔克效应来控制波导中铒离子的相干演化。
实时波导。
通过极化铒离子的电子自旋并初始化其核自旋态，光子存储效率提高至10.9%。
这一效率比之前报道的可集成在通信频段的量子存储高出五倍。
电场控制的按需量子存储保真度达到98.3%，远远超过考虑存储效率和光子统计的经典极限。
这一成果实现了基于铒离子的通信频段的按需量子存储，并且这种光纤集成装置可以直接连接到现有的光纤网络。
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用于克服长距离量子通信中的指数损失，使得铒离子有望在量子网络中再次使用。
建设中发挥重要作用。
这项工作受到了审稿人的高度赞扬：“通过从铕过渡到铒，存储器可以直接在电信波长下运行，因此可以将他们的设备与现有的光纤技术集成（通过使用铒离子掺杂，这种存储器可以工作）直接在通信频段并与现有光纤设备集成）。
“结果表明，与之前的演示相比，有重大改进，特别是在低温环境中稳定的光纤粘合到波导方面。
，支持低温环境稳定运行）”。
该论文的共同第一作者为中国科学院量子信息重点实验室博士生刘端成和博士后李培云。
该工作得到了科技部、国家自然科学基金委和安徽省的资助。
周宗权获得中国科学院青年创新促进会资助。
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