“降噪”99.85%!我國科學家實現原創性量子存儲方案

2021年07月20日11:22

  原標題:“降噪”99.85%!我國科學家實現原創性量子存儲方案

  新華社合肥7月20日電(記者徐海濤)近期,中國科學技術大學郭光燦院士團隊中的李傳鋒、周宗權研究組,提出一種無噪聲光子回波方案,成功將背景噪聲從1光子降低到0.0015光子,實現高保真度的固態量子存儲,對研發量子U盤和量子網絡具有重要意義。

  光子回波是原子與一系列電磁波脈衝相互作用時發出的相干輻射,聽上去很難理解,但科學家已經利用它實現了很多應用。

  “大家都知道回聲,是聲音遇到障礙物形成的。當光子遇到原子,也會發生回波現象。”周宗權副教授說,光子回波最著名的應用是核磁共振成像,使用射頻波段的光子與人體中的原子相互作用,可以產生反映人體狀況的圖像,對醫學診斷具有重要意義。

  近期,李傳鋒、周宗權研究組基於四能級的原子系統提出了無噪聲光子回波方案,創造性地結合不同頻率的控製脈衝以及兩次重聚過程,可通過頻譜濾波嚴格消除自發輻射噪聲。

  他們在摻銪矽酸釔晶體中實現了該方案,實測的背景噪聲為0.0015光子,比之前光子回波實驗的噪聲降低了99.85%。在單光子信號入射的條件下,回波的信噪比達42.5,光量子比特的存儲保真度高達95.2%。

  7月19日,國際知名學術期刊《自然·通訊》發表了該成果。審稿人認為,這是通往高性能量子存儲器的一項重要進展。

  據瞭解,這一原創性方案對建立超導量子計算機的微波光子學界面,以及基於光波光子的大尺度量子網絡具有重要意義,目前已申請發明專利。

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