中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊(duì)在量子存儲(chǔ)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)李傳鋒、周宗權(quán)等人采用飛秒激光微加工技術(shù)制備出高保真度的可集成固態(tài)量子存儲(chǔ)器，并基于自主研制設(shè)備首次實(shí)現(xiàn)稀土離子的電子自旋及核自旋相干壽命的全面提升。相關(guān)成果分別于2月20日和28日發(fā)表在《光學(xué)》和《應(yīng)用物理評(píng)論》上。

　　當(dāng)前固態(tài)量子存儲(chǔ)器研究面臨兩方面的挑戰(zhàn)，一方面，已有的固態(tài)量子存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)使用的存儲(chǔ)介質(zhì)大多是塊狀晶體，這種材料不能直接對(duì)接光纖網(wǎng)絡(luò)或集成光學(xué)芯片，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模擴(kuò)展性應(yīng)用。另一方面，稀土離子的電子自旋及核自旋與晶體內(nèi)聲子相互作用，導(dǎo)致量子存儲(chǔ)器的相干壽命嚴(yán)重受限。

　　為解決擴(kuò)展性問(wèn)題，研究組采用飛秒激光微加工技術(shù)首次在摻銪硅酸釔晶體中刻蝕出光波導(dǎo)，研制出可集成的固態(tài)量子存儲(chǔ)器。實(shí)驗(yàn)中演示了原子頻率梳（AFC）以及低噪聲回波恢復(fù)（ROSE）兩種光量子存儲(chǔ)方案，兩種方案對(duì)應(yīng)的保真度分別超過(guò)99%和97%，表明這種可集成量子存儲(chǔ)器具有很高的可靠性。

　　針對(duì)相干壽命受限的問(wèn)題，一個(gè)有效解決方案是構(gòu)造深低溫（<0.5K）的脈沖式電子與核自旋雙共振譜儀（ENDOR），從而減少聲子并極化電子自旋。研究組成功搭建出國(guó)際首個(gè)深低溫脈沖式電子與核自旋雙共振譜儀，并嚴(yán)格標(biāo)定其最低工作溫度為0.1K。

　　審稿人認(rèn)為，在0.1K的工作溫度下，電子自旋及核自旋的相干壽命實(shí)現(xiàn)超過(guò)一個(gè)數(shù)量級(jí)的提升。這是首次在稀土離子中通過(guò)深低溫觀察到自旋相干壽命的顯著增強(qiáng)。

　　相關(guān)論文信息：

　　https://www.osapublishing.org/optica/abstract.cfm?uri=optica-7-2-192

　　https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.13.024080