“我首次实现高性能可集成固态量子存储器”

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科学技术日报记者吴长锋

据中国科技大学介绍，惭愧的郭光翠院士团队李传锋、周宗权等人用飞秒激光微加工技术制造了高保真的可集成固态量子存储器，并基于自主开发设备首次全面提高了稀土离子的电子自旋和核自旋的相干寿命。 相关成果日前分别发表在知名物理学期刊《光学》和《应用物理评论》上。

量子存储器是构建量子互联网的核心器件，可以比较有效地克服信道损耗，扩大量子通信的业务距离，同时整合远程的量子计算和量子传感资源。 目前固体量子存储器的研究面临着两个方面的挑战，一是现有固体量子存储器难以实现大规模可扩展性的应用，二是量子存储器的相干寿命受到了严重限制。

为了处理扩展性问题，研究人员可以使用飞秒激光微加工技术在铕硅酸钇晶体中首次刻蚀光波导，开发可集成的固体量子存储器，与其他微电子和微纳光学器件进行集成加工

研究人员在处理了一系列技术难题后，成功构建了国际上第一台深低温脉冲式电子和核自旋双共振谱仪，在0.1k温度下添加钕硅酸钇晶体的自旋回波信号信噪比在4k温度下增加了20倍，电子自旋的分布数寿命和相干寿命分别为15秒和2秒 核自旋的分布数寿命和相干寿命分别达到了10分钟和40毫秒，这四个寿命指标均为40毫秒。

《光学》评论员评价说:“这项事业……在量子新闻行业是非常有前途的平台。” 《应用物理评论》的审稿人评价说:“该设备可以使一个物理系统实现更准确的光谱分解，进入前人难以达到的温度区间。” ； “用稀土离子通过深低温发现自旋相干寿命显着增强，这还是第一次。”