本报讯（记者蒋家平）近日，中科院院士潘建伟及其在中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室的同事包小辉、赵博等人，与德国研究人员合作，实验实现了具有高读出效率及长存储寿命的高性能量子存储器。该实验在国际上首次将长存储寿命和高读出效率在单个存储器内结合起来，向可升级长程量子通信及可升级光学量子计算迈出了至关重要的一步。该成果日前发表于《自然—物理学》杂志。
据介绍，量子存储器的主要用途是存储单个量子态，从而实现不同量子操作的时间同步。它是量子中继及大尺度光学量子计算中的关键器件，其核心性能指标是存储寿命和读出效率。目前，量子存储器已在多个实验体系中实现，从其核心性能指标来看，冷原子系综的发展水平远优于其他实验体系，最有希望被用于可升级量子通信和光学量子计算。因此，冷原子系综体系一直是国际上量子存储及其应用方面的主要研究热点。
在以往研究中，延长存储寿命和提高读出效率这两部分往往是分开进行的，使得存储寿命和读出效率这个两个主要指标没有得到同步提升。仅单一性能指标较好的量子存储器无法满足量子中继及光学量子计算等的实际应用需求。
研究表明，通过采取共线读写的几何结构延长自旋波波长可以提升存储寿命，通过采取光腔增强的方式可以提升读出效率。这两部分相结合带来的一个重要技术难题是：需要实现光腔与四个模式的同时共振。潘建伟小组通过巧妙的方案设计将这一四重共振的技术难题简化为双重共振，降低了实验难度。在攻克了一系列其他技术难题后，他们最终成功实现了3.2毫秒的存储寿命及73%的读出效率。该成果为目前国际上量子存储综合性能指标最好的实验结果。
论文审稿人认为该工作“是朝向可升级量子信息处理方向的重要研究成果”，“开启了利用多个原子系综研究复杂量子信息方案的大门”。
《中国科学报》 (2012-05-25 A1 要闻)
