PRL|上海交大拉曼量子存储器突破核心瓶颈，双项指标逼近理论极限
发布时间：2025-11-17 15:18:59 阅读数： 49
该团队的实验装置
过去几十年间，量子物理学家和工程师们开发了众多技术，这些技术利用量子力学原理突破了经典信息科学的边界。在这些进展中，量子存储器作为存储和检索光或其他物理载体中编码的量子信息的设备，展现出巨大潜力。
为了在实际应用中发挥作用，量子存储器必须兼具高效率与高保真度。换言之，它们应能存储并检索大部分输入量子信息（通常超过90%），并确?；指吹淖刺朐甲刺叨任呛?。
值得注意的是，此前多数高效量子存储方案均存在产生随机波动（即噪声）的问题。这些波动会进一步损耗量子信息，降低系统保真度。
由上海交通大学张卫平教授与华东师范大学陈丽清教授联合领导的研究团队，近期提出了一种在存储量子信息时控制原子-光相互作用的新方法。该技术成果发表于《物理评论快报》，团队成功演示了拉曼量子存储器：其存储效率达94.6%，噪声极低，且能以98.91%的保真度存储量子信息。
张教授表示：“近乎完全效率和保真度的量子存储器对量子信息处理至关重要。实现这一性能长期以来是该领域的核心挑战，推动了大量研究工作并启发了本项成果的发表。本研究的主要目标是阐明其基础物理原理，并开发实现完美量子存储器的实用方法?！?/span>
图示概述了拉曼原子光映射技术的物理原理。
一种极具前景的数学引导技术
张教授及其团队开发的量子存储器利用了一种名为远距离共振拉曼方案的原子-光相互作用机制。该方案不仅实现了量子存储功能，更具备宽带优势，使其存储器能以远超其他方案的速度存储光信号。
研究人员在论文中提出了一种精确而稳健的技术，可用于自适应控制量子存储器直至达到“完美”状态。该技术基于原子-光时空映射原理，其数学表达即汉克尔变换。
张教授指出：“从根本上说，这项工作首次揭示了量子存储器中原子-光映射背后的物理机制；实践层面，它为开发实现量子存储基准的新方法和有前景的技术提供了突破性进展?！?/span>
突破早期量子存储器的局限
迄今为止，研究人员已将新发现的数学方法应用于基于温态铷-87（??Rb）蒸汽的拉曼量子存储器。该方法被证实突破了“效率与保真度权衡”的瓶颈——这一瓶颈此前始终阻碍着“完美”量子存储器的实现。
张教授团队的这项最新成果有望推动性能更优的量子存储器研发。未来这类存储器将为长距离量子通信、量子计算机及分布式量子传感系统等多元量子技术开辟全新发展路径。
张教授补充道：“我们的后续研究计划包括但不限于探索基于新物理原理的机制，并将存储器集成到量子中继器中，以构建容错量子计算架构和量子网络?！?/span>
