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2012年05月24日10:55 | 中國(guó)發(fā)展門戶網(wǎng) www.chinagate.cn | 給編輯寫信 字號(hào)：T|T

23日，記者獲悉,中國(guó)科技大學(xué)微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室潘建偉院士及包小輝、趙博等同德國(guó)研究人員合作實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了具有高讀出效率及長(zhǎng)存儲(chǔ)壽命的高性能量子存儲(chǔ)器。最新一期英國(guó)《自然》雜志子刊《自然·物理學(xué)》在發(fā)表這一成果時(shí)評(píng)價(jià),該工作“是朝向可升級(jí)量子信息處理方向的重要研究成果”,“開啟了利用多個(gè)原子系綜研究復(fù)雜量子信息方案的大門?！?/p>

量子存儲(chǔ)器的主要用途是存儲(chǔ)單個(gè)量子態(tài),從而實(shí)現(xiàn)不同量子操作的時(shí)間同步,其核心性能指標(biāo)是存儲(chǔ)壽命和讀出效率。在過(guò)去研究中,延長(zhǎng)存儲(chǔ)壽命和提高讀出效率這兩部分往往分開進(jìn)行,使得兩個(gè)主要指標(biāo)沒(méi)有得到同步提升。在以往實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命量子存儲(chǔ)的實(shí)驗(yàn)中,盡管存儲(chǔ)壽命已經(jīng)提升至毫秒量級(jí)以上,但讀出效率卻僅為20%左右;在實(shí)現(xiàn)高效量子存儲(chǔ)的實(shí)驗(yàn)中,盡管讀出效率已經(jīng)提升至70%以上,但存儲(chǔ)壽命卻僅有幾百納秒到幾微秒左右。而僅單一性能指標(biāo)較好的量子存儲(chǔ)器,無(wú)法滿足量子中繼及光學(xué)量子計(jì)算等的實(shí)際應(yīng)用需求。

如何讓量子存儲(chǔ)的“魚”和“熊掌”兼得?研究表明,通過(guò)采取共線讀寫的幾何結(jié)構(gòu)延長(zhǎng)自旋波波長(zhǎng)可以提升存儲(chǔ)壽命,通過(guò)采取光腔增強(qiáng)的方式可以提升讀出效率。這兩部分相結(jié)合帶來(lái)的一個(gè)重要技術(shù)難題是:需要實(shí)現(xiàn)光腔與四個(gè)模式的同時(shí)共振。潘建偉小組通過(guò)巧妙的方案設(shè)計(jì)將這一四重共振的技術(shù)難題簡(jiǎn)化為雙重共振,降低了實(shí)驗(yàn)難度。經(jīng)過(guò)課題組成員的艱苦努力,并通過(guò)一系列其他技術(shù)難題的攻克,最終成功實(shí)現(xiàn)了3.2毫秒的存儲(chǔ)壽命及73%的讀出效率。該成果為目前國(guó)際上量子存儲(chǔ)綜合性能指標(biāo)最好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

據(jù)介紹,潘建偉小組從2005年開始在冷原子系綜量子存儲(chǔ)方面開展了系統(tǒng)性研究,迄今為止已經(jīng)在《自然》、《自然·物理學(xué)》、《自然·光子學(xué)》和《物理評(píng)論快報(bào)》四個(gè)國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表高水平論文十余篇,是目前國(guó)際上在量子存儲(chǔ)研究方面居于領(lǐng)先地位的幾個(gè)主要研究小組之一。此次成功實(shí)現(xiàn)高效率長(zhǎng)壽命量子存儲(chǔ)器,則標(biāo)志著中國(guó)科學(xué)家在該領(lǐng)域的領(lǐng)先地位更加鞏固。記者 李陳續(xù)

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