清華大學(xué)段路明研究組實(shí)現(xiàn)微波頻段的按需存取量子存儲(chǔ)器
清華大學(xué)段路明研究組實(shí)現(xiàn)微波頻段的按需存取量子存儲(chǔ)器
2021年07月12日 瀏覽次數(shù): 0
近日，清華大學(xué)交叉信息研究院段路明研究組在量子存儲(chǔ)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，首次在實(shí)驗(yàn)中借助對(duì)多諧振器系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)控實(shí)現(xiàn)了對(duì)單光子水平微波脈沖的保相存儲(chǔ)和讀取，并利用此方法展示了對(duì)時(shí)分編碼量子比特（time-bin qubit）的按需存取，該成果論文《On-demand storage and retrieval of microwave photons using a superconducting multi-resonator quantum memory（基于超導(dǎo)多諧振器量子存儲(chǔ)器的微波光子按需存取）》近日發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters）。
量子存儲(chǔ)器是構(gòu)建長(zhǎng)程量子通信和大規(guī)模量子計(jì)算系統(tǒng)的重要組成部分，根據(jù)工作頻段主要分為光量子存儲(chǔ)器和微波量子存儲(chǔ)器兩類。在近年來(lái)的研究中，基于固體系統(tǒng)和冷原子系綜的光量子存儲(chǔ)器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種光子量子態(tài)的高效、高保真度存儲(chǔ)，有望在長(zhǎng)程量子通信和量子網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛應(yīng)用。微波量子存儲(chǔ)器主要工作在超導(dǎo)量子比特的特征頻段，全功能性的微波存儲(chǔ)器是馮諾依曼架構(gòu)下超導(dǎo)量子計(jì)算系統(tǒng)的必備模塊，如何借助微波量子存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)“飛行量子比特”（flying qubit）與靜態(tài)量子比特的高效轉(zhuǎn)換是該領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。
實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖
?
在此項(xiàng)工作中，研究人員將超導(dǎo)量子干涉器（SQUID）作為可控電感嵌入共平面波導(dǎo)諧振腔構(gòu)建出可快速調(diào)頻的微波諧振器，并以目標(biāo)頻率對(duì)應(yīng)半波長(zhǎng)作為間距將多個(gè)調(diào)頻諧振器等間隔耦合在寬頻傳輸線波導(dǎo)上形成陣列，通過(guò)對(duì)每個(gè)超導(dǎo)量子干涉器磁通量的精確調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)可快速收展的頻率梳結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)頻率梳在不同階段的動(dòng)態(tài)調(diào)頻，實(shí)現(xiàn)了對(duì)帶寬10MHz~55MHz的單光子水平弱相干態(tài)微波光子的可控存入和讀取。此外，基于頻率梳的存儲(chǔ)過(guò)程具有很高的相位保真度并且可同時(shí)存儲(chǔ)多個(gè)模式的脈沖光子，研究人員進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)一個(gè)時(shí)分編碼飛行量子比特的按需存取。此器件結(jié)構(gòu)類似一個(gè)原子頻率梳，將諧振腔作為人工原子提供了更多的設(shè)計(jì)和調(diào)控自由度，并且能夠兼容超導(dǎo)量子計(jì)算芯片工藝和結(jié)構(gòu)，易于集成，對(duì)于發(fā)展含存儲(chǔ)模塊的超導(dǎo)量子計(jì)算系統(tǒng)有重要價(jià)值。
?
?
微波量子存儲(chǔ)器對(duì)單光子水平微波脈沖信號(hào)的按需存取
?
該論文第一作者為清華大學(xué)交叉信息研究院博士生鮑增暉，通訊作者為段路明教授和張宏毅助理研究員，其他作者包括交叉信息研究院博士生王志凌、李嚴(yán)、馬程，博士后吳宇愷以及宋祎璞研究員，該項(xiàng)目得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（項(xiàng)目編號(hào)11874235）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（項(xiàng)目編號(hào)2016YFA0301902）、教育部量子信息前沿科學(xué)中心、清華大學(xué)科研啟動(dòng)項(xiàng)目、清華大學(xué)水木學(xué)者計(jì)劃和博士后國(guó)際交流計(jì)劃引進(jìn)項(xiàng)目的資助與支持。
?
論文鏈接：
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.010503
版權(quán)與免責(zé)聲明：本網(wǎng)頁(yè)的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開(kāi)發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其真實(shí)性，也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺(tái)，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如涉及侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系我們及時(shí)修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com