研究人员实现了多功能固态量子存储器
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图片来源：CC0 Public Domain
中国科学院量子信息重点实验室李成峰，周宗权等人开发了一种多自由度（DOF）复用固态量子存储器，并展示了具有时频和自由度的光子脉冲操作函数。结果最近发表在Nature Communications上。
量子态与物质系统的可靠存储和相干操作使得能够构建基于量子中继器的大规模量子网络。为了实现有用的通信速率，将需要高度多模量子存储器来构造多路复用量子中继器。
该团队首次展示了轨道 - 角动量状态的按需存储，在稀土离子掺杂晶体中，在单光子水平上具有弱相干脉冲。通过这种三维空间DOF与二维时间和二维光谱自由度的结合，该团队创建了一个多自由度存储器，具有高达3 * 2 * 2 = 12的多模式容量。
该器件还可以用作具有高保真度的量子模式转换器，这是构建多路复用量子中继器的基本要求。
该团队进一步证明该器件可以在时间和频率DOF内执行任意脉冲操作。代表性的操作包括脉冲序列器，多路复用器，选择性光谱移位器和可配置的分束器。实验结果表明，在所有这些操作中，光子携带的三维量子态保持了约89％的保真度。
该存储装置可以实现Knill-Laflamme-Milburn型量子计算所需的所有操作，因此可以期望在线性光学量子计算领域中找到应用。