“降噪”99.85% 我国科学家实现原创性量子存储方案

近期，中国科学技术大学郭光灿院士团队中的李传锋、周宗权研究组，提出一种无噪声光子回波方案，成功将背景噪声从1光子降低到0.0015光子，实现高保真度的固态量子存储，对研发量子U盘和量子网络具有重要意义。

光子回波是原子与一系列电磁波脉冲相互作用时发出的相干辐射，听上去很难理解，但科学家已经利用它实现了很多应用。

“大家都知道回声，是声音遇到障碍物形成的。当光子遇到原子，也会发生回波现象。”周宗权副教授说，光子回波最著名的应用是核磁共振成像，使用射频波段的光子与人体中的原子相互作用，可以产生反映人体状况的图像，对医学诊断具有重要意义。

近期，李传锋、周宗权研究组基于四能级的原子系统提出了无噪声光子回波方案，创造性地结合不同频率的控制脉冲以及两次重聚过程，可通过频谱滤波严格消除自发辐射噪声。

他们在掺铕硅酸钇晶体中实现了该方案，实测的背景噪声为0.0015光子，比之前光子回波实验的噪声降低了99.85%。在单光子信号入射的条件下，回波的信噪比达42.5，光量子比特的存储保真度高达95.2%。

7月19日，国际知名学术期刊《自然·通讯》发表了该成果。审稿人认为，这是通往高性能量子存储器的一项重要进展。

据了解，这一原创性方案对建立超导量子计算机的微波光子学界面，以及基于光波光子的大尺度量子网络具有重要意义，目前已申请发明专利。