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[2019年德国慕尼黑国际激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 2019.6.23-2019.6.27] 2019年国际激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 频分复用预言单光子的量子存储
摘要： 光量子存储器是量子信息科学中的重要器件，尤其适用于量子网络和量子中继器等应用[1]。理论预测表明，能够独立存储多个模式的多模量子存储器可通过缩短远程量子节点间的纠缠生成时间，极大促进量子网络的扩展[1]。当前研究主要集中于稀土掺杂晶体的时间复用和原子气体的空间复用。除这些成果外，稀土掺杂晶体凭借其巨大的非均匀展宽特性，构成了一个独特的量子系统——该系统还能通过存储多个频率模式提供额外的复用自由度[2]。本文首次报道了将频率复用单光子存储至激光写入波导（集成于Pr3+:Y2SiO5晶体中）的量子存储实验。采用受限波导完成该任务的核心优势在于：由于波导内光-物质相互作用增强，制备量子存储器所需的功率大幅降低，从而能以适中激光功率同步制备多个不同频率的存储器。
关键词： 量子中继器、量子存储器、单光子、量子网络、频率复用
更新于2025-09-11 14:15:04
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[2019年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年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 多路复用大光学深度冷原子系综中的高效量子存储器
摘要： 能够存储输入光子量子比特并随后以超越任何经典设备的保真度进行检索的量子存储器，是量子通信网络和光学量子信息处理中的关键组件[1]。我们的主要目标是开发新一代存储器，使其在存储-检索操作中接近100%的效率，并具备高度复用能力。近年来，我们例如实现了对轨道角动量自由度编码量子比特的存储[2]，这为未来多模态网络提供了重要能力。我们还实现了多自由度存储器，该技术不仅适用于经典数据处理，也能应用于量子网络场景——其中相位和偏振结构化的量子态已展现出优异特性[3]。最近，我们研制出针对偏振编码量子比特的高存储-检索效率复用量子存储器[4]。本文报道了一种偏振量子比特存储器，其平均条件保真度超过99%，效率约达68%，从而实现了检索信息量大于损耗的可逆量子比特映射。该量子比特采用单光子级弱相干态编码，存储器基于铯原子激光冷却长程系综中的电磁诱导透明效应，并通过空间复用实现双轨存储。综合模型（涵盖所有相关原子跃迁）表明，所报道效率已接近所用D2线跃迁的理论极限。碱金属原子激发态中的超精细相互作用确实会引入多个能级，这些能级通过非共振激发会显著影响介质极化率，从而导致光学深度（OD）较大时效率下降。该模型显示，改用D1线可使效率提升至90%以上。我们在光学深度约400的初步实验中，实现了单光子级85%的存储-检索效率。
关键词： 大孔径、量子存储器、偏振量子比特、多路复用、铯原子、冷原子系综、电磁诱导透明
更新于2025-09-11 14:15:04
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受种群弛豫影响的原子频率梳光子回波
摘要： 原子频率梳（AFC）是量子存储领域极具前景的方案，但仅在基态布居中构建理想AFC仍具挑战性。我们研究了一种初始形成于激发态与基态之间布居反转的不完美AFC，该结构在三能级系统中因布居弛豫发生重分布——其中长寿命亚稳态起着关键作用。通过建立理论模型，我们处理了弱输入脉冲的存储及光子回波形式的读取过程。通过理论与实验结果的对比，研究了受初始光谱结构与布居弛豫共同影响的AFC回波效率及输入脉冲整体衰减特性。
关键词： 原子频率梳、粒子数弛豫、量子存储器、三能级系统、光子回波
更新于2025-09-09 09:28:46
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光机械猫态的创建、存储与检索
摘要： 我们分析了一种用于创建、存储和检索光力薛定谔猫态的方法，其中包含机械振子两种不同宏观状态的量子叠加。在该量子存储协议中，首先在光学腔内制备光学猫态，随后将其转移至机械模式进行存储，并通过控制场实现后续读取。我们采用正P相空间表示法对光力猫态的量子存储协议进行数值模拟——该方法为猫态提供了紧凑的正值表示，从而能对这种高度非经典的量子系统进行概率性模拟。有效实施模拟必须采用重要性采样技术。为验证猫态量子存储的有效性，我们考察了多种猫态特征指标并展示其计算方法。同时通过解析求解简化模型的标准主方程，研究退相干效应对猫态的影响，从而与数值结果进行对比。针对维格纳函数负性这一猫态特征指标，我们解析推导出给定机械振子环境温度下负性消失所需时间的上界，并证明其与数值方法的一致性。这些精确解方案能完整处理实验中的退相干效应，该实验涉及利用时域模式匹配的输入输出脉冲来创建、存储和检索机械猫态。我们的分析涵盖了光力振子的内部光模与机械模，以及与之纠缠的全部输入输出场模集合。该模型包含了机械库热效应导致的退相干，以及光学损耗和机械损耗。
关键词： 薛定谔猫态、维格纳函数、退相干、量子存储器、正P相空间表示、光机械
更新于2025-09-09 09:28:46