《固態量子存儲基本問題的實驗研究》是依託中國科學技術大學，由李傳鋒擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：固態量子存儲基本問題的實驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李傳鋒
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
未來實用化量子網路的構建將依賴於量子存儲器的實現，利用量子存儲器還可獲得確定性的單光子源、糾纏光源，為量子計算實現量子比特的時間同步。基於稀土摻雜晶體的固態量子存儲器，自2008年首次實現弱光場存儲後，實驗技術迅速突破，已成為國際上性能最優秀的量子存儲器件。依託本課題組已有的連續鈦寶石雷射器、低溫強磁場系統，我們在國內率先開展固態量子存儲的實驗研究。本項目將利用穩頻雷射對稀土摻雜晶體吸收譜實現精密操控，在特定組合的低摻雜Nd:YVO4晶體中，配合特定取向的磁場，實現對光場偏振態的存儲，為量子中繼和量子網路提供實用化的固態量子存儲器；並利用光譜燒孔引起的慢光過程，在摻雜晶體中觀察Precursor現象。結合我們最近提出的精確測定Precursor速度的實驗方案，實驗給出色散介質中信息傳播的極限速度，從而給極端環境通信和光通信領域的信息傳輸提供新的思路。
結題摘要
在本項目中，我們研究了固態量子存儲、線性光學量子模擬等量子信息領域的重要問題。項目組共發表SCI論文49篇，包括Nature Photonics 2篇，Nature Comm. 4篇，PRL 10篇，PRX 1篇，Science Advances 1篇。取得了一系列成果，包括：1、系統研究基於稀土摻雜晶體的固態量子存儲器，首次實現了高維糾纏態的固態量子存儲，實現了量子點確定性單光子源的多模式固態量子存儲，並利用稀土摻雜晶體在巨觀系統中研究量子力學與經典的界限。項目組在量子存儲的保真度（99.9%）、多模式數目（100個模式）和量子存儲維度數目（51維）等指標上創造國際最高水平。2、在量子模擬研究中，項目組提出利用輔助比特引入哈密頓量，從而線上性光學系統中實現量子模擬，並用來實現麥克斯韋妖式量子算法冷卻為解決量子計算與量子模擬的初始化問題提供重要方法；研製出非局域量子模擬器用來研究PT系統中的超光速通訊問題；在簡單量子系統中研究Kibble-Zurek機制；首次研究馬約拉納費米子的量子統計特性。3、在糾纏與非局域性的研究中，項目組製備出高純度多光子糾纏態從而實現六體的非局域性檢驗實驗；實現非此即彼的量子導引實驗檢驗並實現單向量子導引，對單向的保密量子通訊具有重要意義；實驗上利用量子互文性產生量子非局域性。4、在弱測量實驗的研究中利用白光源實現高精密量子測量，可以把微弱信號放大一萬倍；進而實現能量再循環型弱測量，測量精度超越經典測量方案精度極限。5、在量子信道研究中，實驗實現經典噪聲環境中量子關聯的恢復；並通過干涉激活技術利用量子信道容量為零的保偏光纖實現了量子信息的雙向傳輸。
