[IEEE 2019欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 梯度回波存储器中存储亚兆赫兹单光子研究

摘要： 量子中继器是建立全球通信网络所需长距离量子信道的基础。能够存储光学量子态的量子存储器是量子中继器的核心组件。目前已研究了多种实现光学量子存储的机制，从简单的光学延迟线到复杂的光子回波方案不等。本文研究的方案是梯度回波存储器(GEM)。实践证明GEM是目前最高效的存储方案之一——在87Rb冷原子系综中运行时，其回忆效率可达87%，相干时间长达1毫秒。由于此前没有单光子源能满足该存储协议严苛的光谱要求（特别是需要87Rb原子跃迁处亚兆赫线宽的光子），GEM研究仅采用弱相干脉冲进行。我们利用腔增强自发参量下转换(SPDC)技术，开发出了带宽为429±10kHz的兼容光源——据我们所知，这是迄今SPDC产生的最窄线宽单光子。通过与该光源集成，首次实现了GEM的单光子存储，并使其单光子级特性得以最终探究。单光子量子存储器为将该系统用作量子光学门开辟了前景：在量子存储器中同时存储多个单光子态时，可能因交叉相位调制产生光子-光子相互作用。