清華量子信息中心段路明研究組刷新量子存儲(chǔ)容量的國(guó)際記錄
清華量子信息中心段路明研究組刷新量子存儲(chǔ)容量的國(guó)際記錄
——首次實(shí)現(xiàn)具有225個(gè)存儲(chǔ)單元的原子量子存儲(chǔ)器
2017年05月11日 瀏覽次數(shù): 0
清華大學(xué)量子信息中心段路明教授研究組在量子信息領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，首次實(shí)現(xiàn)了具有225個(gè)存儲(chǔ)單元的原子量子存儲(chǔ)器，將量子存儲(chǔ)器存儲(chǔ)容量的國(guó)際記錄提高了一個(gè)多數(shù)量級(jí)，該成果的研究論文Experimental realization of a multiplexed quantum memory with 225 individually accessible memory cells（《225個(gè)存儲(chǔ)單元的量子存儲(chǔ)器的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)》）近日發(fā)表于自然子刊Nature Communications（《自然?通訊》）上。
量子存儲(chǔ)器是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)程量子通訊和量子計(jì)算機(jī)的重要部件。長(zhǎng)程量子通訊需要量子中繼器，以克服單光子信號(hào)在傳輸信道中的指數(shù)衰減問(wèn)題。2001年，段路明與合作者提出著名的DLCZ（Duan-Lukin-Cirac-Zoller)方案（《自然》414, 2001），利用原子量子存儲(chǔ)器和單光子信道的結(jié)合，克服光量子信號(hào)在光纖中的指數(shù)衰減問(wèn)題。DLCZ方案在量子信息領(lǐng)域影響很大，美國(guó)、中國(guó)、歐洲的多個(gè)研究組致力于其實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)，取得了系列重要進(jìn)展，物理學(xué)權(quán)威綜述期刊《Review of Modern Physics》和《自然》有專文介紹這方面的進(jìn)展，其中提高量子存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量被認(rèn)為是量子中繼器實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)方面的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。
此前美國(guó)的研究組通過(guò)空間分波的方法，實(shí)現(xiàn)了12個(gè)存儲(chǔ)單元的量子存儲(chǔ)器。中國(guó)有研究組利用高維態(tài)空間的方法，實(shí)現(xiàn)了3到7維光信號(hào)的量子存儲(chǔ)，該信號(hào)能編碼2到3個(gè)量子比特。段路明研究組引入二維量子存儲(chǔ)陣列的方法（如下圖所示），大大提高了量子存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量，將原子存儲(chǔ)單元的數(shù)目增加到225個(gè)，比原來(lái)的國(guó)際記錄提高了近20倍。
該實(shí)驗(yàn)使用了獨(dú)特的設(shè)計(jì)，利用二維可編程光路，近乎完美地保持了兩百多個(gè)激光光路之間的相干性，從而可以實(shí)現(xiàn)量子比特相干性和量子糾纏的存儲(chǔ)。實(shí)驗(yàn)利用DLCZ方案，實(shí)現(xiàn)了光子態(tài)與任意一對(duì)原子存儲(chǔ)單元間量子糾纏的存儲(chǔ)與讀取，并證明各個(gè)量子存儲(chǔ)單元可以分別獨(dú)立操作，避免了相互之間的干擾。這些技術(shù)的發(fā)展為高容量量子存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)和量子中繼器的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，審稿人認(rèn)為“實(shí)現(xiàn)225個(gè)單元的量子存儲(chǔ)是量子存儲(chǔ)器實(shí)用化發(fā)展方面的一個(gè)重要里程碑”。
該論文的第一作者為清華量子信息中心博士研究生濮云飛，通訊作者為段路明教授，其他作者還包括交叉信息研究院量子信息中心博士研究生蔣楠、楊蒿翔、常煒、李暢。此項(xiàng)目得到教育部、清華大學(xué)－九州量子量子網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的研究經(jīng)費(fèi)支持。清華大學(xué)量子信息中心成立于2011年，由世界著名計(jì)算機(jī)學(xué)家、2000年圖靈獎(jiǎng)得主姚期智院士領(lǐng)導(dǎo)，清華大學(xué)姚期智講座教授段路明擔(dān)任執(zhí)行主任，近幾年清華量子信息中心在離子、金剛石、超導(dǎo)量子計(jì)算和全量子網(wǎng)絡(luò)方面取得了系列創(chuàng)新成果，在《自然》、《科學(xué)》、《自然》子刊、《物理評(píng)論快報(bào)》等重要學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文數(shù)十篇。
論文鏈接https://www.nature.com/articles/ncomms15359
?
量子存儲(chǔ)器二維存儲(chǔ)陣列的示意圖
?
原子量子存儲(chǔ)器陣列實(shí)驗(yàn)裝置示意圖?
?
?
?
實(shí)驗(yàn)演示任意原子存儲(chǔ)單元與光子間的量子糾纏存儲(chǔ)
?
?
?
?
?
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