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发布日期:2020年3月15日
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中国科大实现高性能可集成固态量子存储器

本报讯 我校郭光灿院士团队在量子存储领域取得重要进展。该团队李传锋、周宗权等人采用飞秒激光微加工技术制备出高保真度的可集成固态量子存储器,并基于自主研制设备首次实现稀土离子的电子自旋及核自旋相干寿命的全面提升。相关成果分别于2月20日和28日发表在著名物理学期刊Optica和Physical Review Applied上。

量子存储器是构建量子网络的核心器件。李传锋、周宗权研究组长期致力于基于稀土掺杂晶体的固态量子存储器研究,所研制固态量子存储器的保真度、维度数及多模式容量等三项技术指标均保持国际领先。

由于传统的商用ENDOR 系统内热负载很高,其工作温度一般无法低于4K,此前国际学术界普遍认为深低温 ENDOR 是个无法实现的任务。研究组在解决了系列技术难题后,成功搭建出国际首个深低温脉冲式电子与核自旋双共振谱仪,并严格标定其最低工作温度为0.1K。在0.1K温度下,测得掺钕硅酸钇晶体的自旋回波信号的信噪比相比4K温度下提升了20倍,电子自旋的布居数寿命和相干寿命分别达到15秒和2毫秒,同时核自旋的布居数寿命和相干寿命则分别达到10分钟和40毫秒,这四项寿命指标相比4K温度下均实现超过一个数量级的提升。

Optica审稿人评价:这个工作非常重要,它演示了实验技术以及方案的多样性,证明稀土掺杂晶体中刻蚀的光波导在量子信息领域中是一个非常有前景的平台。

Physical Review Applied审稿人评价:这些测量是基于作者研制的一个mK 级别温度的ENDOR 谱仪实现的,这是一个国际上稀有的装备。这是首次在稀土离子中通过深低温观察到自旋相干寿命的显著增强。

两篇论文的第一作者分别为中科院量子信息重点实验室博士研究生刘超和李佩耘。

(中科院量子信息重点实验室 中科院量子信息与量子科技创新研究院 科研部