《軌道角動量糾纏的固態量子存儲》是依託中國科學技術大學，由周宗權擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：軌道角動量糾纏的固態量子存儲
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：周宗權
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
光子是未來量子網路的天然信息載體，然而由於光子傳輸損耗隨傳輸距離呈指數關係增長，目前量子通訊的距離被限制在三百公里左右。基於量子存儲和糾纏交換技術的量子中繼器可解決這一難題，使五百公里以上的長程量子通信成為可能。通訊速率過低是構建基於量子中繼的量子網路所面臨的主要困難。兩種可行的通信加速方案分別是高維度量子態編碼以及量子存儲的多模式復用。軌道角動量自由度描述光子的波前相位分布，它具有不受限的量子數，故近些年來這一自由度受到人們的廣泛關注。藉助它可以實現信息的高維編碼以及空間域的多模式復用。目前軌道角動量的固態量子存儲研究仍是一片空白。本項目擬在已有平台的基礎上，研究軌道角動量量子態的固態量子存儲。為體現這一自由度可高維編碼的優勢，我們計畫利用非線性晶體產生三維軌道角動量糾纏的窄帶光子對，並實現該高維糾纏的量子存儲，實驗分析固態量子存儲器的空間域多模式存儲容量。
結題摘要
光子是未來量子網路的天然信息載體，然而由於光子傳輸損耗隨傳輸距離呈指數關係增長，目前量子通訊的距離被限制在三百公里左右。基於量子存儲和糾纏交換技術的量子中繼器可解決這一難題，使五百公里以上的長程量子通信成為可能。通訊速率過低是構建基於量子中繼的量子網路所面臨的主要困難。兩種可行的通信加速方案分別是高維度量子態編碼以及量子存儲的多模式復用。軌道角動量描述光場的橫向相位分布，它具有不受限的量子數， 這一特性使得它可用於高維度信息編碼並實現空間域的多模式復用。 項目組首次實驗實現了單光子軌道角動量量子態的固態量子存儲。 基於非線性晶體可以製備高維度的軌道角動量糾纏態，然而該光源的線寬為THz量級，不適用於與存儲器對接。我們首次採用平行平面腔濾波的方式獲得了窄線寬、高維度軌道角動量糾纏的光子對。 我們實驗實現了對該高維糾纏的存儲，且存儲保真度高於 99%。通過衡量高維度空間中二維量子疊加態存儲後的可見度，我們實驗證明固態量子存儲器的存儲維度/空間多模式數超過51。這些實驗系統地研究了軌道角動量的固態量子存儲，為未來基於固態系統構建高維度、多模式復用的量子中繼打下基礎。
