中國科學技術大學郭光燦院士領導的中科院量子信息重點實驗室李傳鋒研究組，成功實現(xiàn)確定性單光子的多模式固態(tài)量子存儲，一次可以存儲100個量子比特，創(chuàng)造了世界最高水平。該成果發(fā)表在10月15日的世界著名學術期刊《自然·通訊》上。
量子通信被認為是絕對安全的通信方式，其基本原理是利用單個光子加密攜帶一個量子比特的信息進行傳輸。目前量子通信只能達到百公里量級，要實現(xiàn)千公里以上的長程量子通信則需要基于量子存儲的量子中繼技術。目前已經(jīng)實現(xiàn)的量子中繼方案，長程發(fā)送一個量子比特的信息所需時間在分鐘量級以上。
加快傳輸速度有兩個辦法，一是采用確定性單光子源，即利用單個原子發(fā)光，每次只發(fā)射一個光子;二是利用多模式存儲，即一次存儲就可以存多個量子比特，而普通的量子存儲一次只能存一個量子比特的信息。
李傳鋒研究組通過兩年的努力，從上百個人造原子中找到發(fā)光波長與固態(tài)量子存儲相匹配的一個人造原子，用它作為光源產(chǎn)生確定性的單光子，然后通過光纖傳輸到5米外的自主研發(fā)的固態(tài)量子存儲器中進行存儲，并測得存儲保真度為91.3%。在此基礎上，他們進一步實驗實現(xiàn)多模式的量子存儲，一次可以存儲100個量子比特，創(chuàng)造了世界最高水平。
李傳鋒介紹說，基于該技術，可以使長程發(fā)送一個量子比特需要的時間縮短到毫秒量級，即傳輸速度可以提高四個量級。同時，該成果還首次實現(xiàn)了兩個固態(tài)量子節(jié)點，即固態(tài)人造原子光源與固態(tài)量子存儲器的對接，向?qū)崿F(xiàn)全固態(tài)量子網(wǎng)絡邁出了重要一步。
