制造量子存储器用飞秒激光

[vc_row][vc_column][vc_column_text]中国科学技术大学8日产地证讯息:该校郭光灿院士团队在量子存储方面获得重大进展——制造高性能可集成固态量子存储器用飞秒激光技术。
相关成果各自于近日环球产地证发表在著名物理学期刊Optica和Physical Review Applied上。
据杰凯睿产地证介绍,李传锋、周宗权等成员利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,并基于自主研发设备初次实现稀土离子的电子自旋及核自旋相干年限的全方位提高。
量子存储器是组建量子网络的核心器件,它能够有效地改进信道损耗从而拓展量子通信的工作距离并且可以整合分处异地的量子计算及量子传感资源。
目前固态量子存储器研究应对两方面的挑战,一方面,现有的固态量子存储实验使用的存储介质大部分是块状晶体,这种材料不可以直接连接光纤网络或集成光学芯片,不易实现大范围扩展性应用;另一方面,稀土离子的电子自转及核自转与晶体内声子相互影响,引起量子存储器的相关寿命严重受限。为了推动量子存储器的实际应用,研究组从材料加工与测试装备入手对以上问题展开系统性研究。
为解决扩展性问题,出口许可证研究组利用飞秒激光微加工技术头次在掺铕硅酸钇晶体中刻蚀出光波导,研制出可集成的固态量子存储器。实验测定两种方案对照的保真度分别超过99%和97%,证明这种可集成量子存储器具有很高的可靠性。
针对有关寿命受限的问题,之前国际学术界都认为深低温的脉冲式电子与核自旋双共振谱仪是个不可能实现的。研究组在解决了连串技术难题后,成功搭建了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转回波信号的信噪比相比4K温度下提高了二十倍,电子自转的布居数寿命和关联寿命各自达到15秒和2毫秒,同时核自转的布居数寿命和相干寿命则各自达到十分钟和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。
Physical Review Applied评论认为,从4K到100mK,电子自转及核自转的关联年限都实现高出一个数量级。这是首次在稀土离子中通过深低温观察到自转关联寿命的明显增强。
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