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06-17
中国科学技术大学中科大郭光灿院士团队在固态量子存储领域取得重要进展。
李传峰和周宗权研究团队基于自主加工的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99.4±0.6%。
这项工作显着推进了集成量子存储器在量子应用中的应用。
网络中的应用。
相关成果近期发表在国际知名学术期刊《Science Bulletin》和《Physical Review Letters》上。
光子的偏振态具有运行精度高、抗干扰能力强的特点，在量子信息任务中有着广泛的应用。
实现偏振态的可积量子存储是构建大规模可积量子网络的基本要求。
稀土掺杂晶体作为性能优异的固态量子存储介质，可与多种微纳工艺结合制备集成量子存储器。
然而，现有的可集成固态量子存储器无法实现偏振态的量子存储。
这是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意偏振态。
传播。
Eu3+:YSO（掺铕硅酸钇晶体）是实现可移动量子闪存驱动器的重要候选材料。
基于该材料，李传峰和周宗权课题组实现了长达1小时的相干光存储[Nature Communications 12,()]。
在近期的工作中，研究团队注意到Eu3+占据铕掺杂硅酸钇晶体中第二类钇取代位点（以下简称site-2Eu3+）可以实现任意偏振态的均匀吸收。
研究团队首先利用光谱烧孔技术确定了取代二铕离子的精确能级结构，然后将其与研究组独创的“无噪声光子回波（NLPE）”量子存储方案相结合[Nature Communications 12， ()]克服取代问题由于二铕离子的弱吸收问题，最终基于单晶的单程实现了偏振态的量子存储。
该工作提出并证实了取代二铕离子可以实现偏振态的量子存储，并于近期发表在《Science Bulletin》上。
研究团队进一步利用飞秒激光直写技术加工掺铕硅酸钇晶体中的嵌入式包层波导。
该波导具有圆对称结构，可以支持任意偏振态的低损耗传输。
研究团队利用光谱烧孔技术，将取代二铕离子的吸收深度提高了2.6倍，并结合电场调制原子频率梳量子存储方案，成功实现了基于波导结构的偏振态量子存储。
量子存储保真度达到99.4±0.6%，验证了该可集成器件的高可靠性。
该工作于5月2日《Physical Review Letters》发表。
该工作将光子的偏振自由度应用到可积量子存储领域，为构建基于偏振编码的量子网络奠定了基础。
同时，偏振自由度为集成器件的噪声抑制提供了有效的滤波自由度，对于集成量子存储的实际应用具有重要意义。
这项工作受到了审稿人的高度赞扬：“我认为这篇论文展示了重要的成果，因为它首次证明了YSO中激光写入波导与偏振编码的兼容性，并且拓宽了这个相对较新的集成平台的技术适用性（该论文报告了重要的成果，因为它首次证明了硅酸钇晶体中激光直写波导和偏振编码的兼容性，扩展了这一新集成工艺平台的技术适用性）”； “这种实现显然是最先进的，具有最高水平的复杂性和技术性。
”两篇论文的第一作者为中国科学院量子信息重点实验室博士生金明和朱天翔。
样品电极加工得到了中国科大微纳加工中心叶阳和李文娟老师的支持。
该工作得到科技部、合肥国家实验室、国家自然科学基金委、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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