ChinesePhysicsL的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/ChinesePhysicsL

博文

研究快讯 | 多功能量子存储器

已有 142 次阅读 2021-9-17 04:57 |系统分类:论文交流

1.gif

原文已发表在CPL Express Letters栏目

Received 22 July 2021; 

online 2 September 2021


EXPRESS LETTER

Synchronization and Phase Shaping of Single Photons with High-Efficiency Quantum Memory

Keyu Su (苏柯宇), Yunfei Wang (王云飞), Shanchao Zhang (张善超), Zhuoping Kong (孔焯平), Yi Zhong (钟艺), Jianfeng Li (李建锋), Hui Yan (颜辉), and Shi-Liang Zhu (朱诗亮)

Chin. Phys. Lett. 2021 38 (9): 094202


文章亮点

在单个冷原子高效率量子存储器中同时实现了单光子的时间同步与相位调制,有效提升了光子同步和相调过程中的光子利用率,展示了在冷原子量子存储器中集成丰富的信息处理功能的潜力。

1.png


图1. 单光子同步与相位调制实验方案。


多功能量子存储器


研究背景

多光子干涉是量子信息处理中的核心物理过程,其中单光子的同步与相位调制是实现高效率多光子干涉的关键。一方面,光子的同步可以通过量子存储器来实现,存储效率越高,同步过程中光子损耗就越低。另一方面,光子的相位操控通常利用独立的电光晶体实现,可以实现高速电光调制的晶体器件往往都具备一定的插入损耗,降低光子利用率。如果可以在同一个物理过程中同时实现光子的存储以及调制,就可以很好地解决各个独立功能器件带来的额外损耗。目前,电磁诱导透明(EIT)过程已经被广泛的用于实现量子存储,同时该过程中控制光和信号光之间存在的相位相干性使得信号光的相位可以通过调制控制光进行操控。因此,在基于EIT的冷原子量子存储器中同时实现光子的存储和相位调制具有重要的研究价值。


内容简介

最近,华南师范大学朱诗亮、颜辉研究组利用高效率量子存储器,在实现了光子同步的同时,还实现了光子的相位调制,展示了一种实现多功能量子存储器的技术。实验首先制备一团大光学厚度冷原子系综作为研究介质,利用该介质以电磁诱导透明的方式将某一单光子源随机产生的光子进行高效率存储。待另一单光子源产生光子后,同时对存储器进行读取操作,实现两个光子的同步。为了检验光子的不可区分性和相位调制情况,将同步后的两个光子输送至光学分束器进行Hong-Ou-Mandel(HOM)干涉。实验上,通过不断优化单光子的波形、偏振和到达时间等参数提高两个光子的不可区分性,实现了对比度76%的HOM干涉。相较于没有存储器同步情况下的随机HOM干涉,干涉速率可以提高15倍,体现了量子存储器的同步优势。随后,在量子存储过程的读取阶段,对控制光进行相位控制,将控制光的相位变化映射到信号光子上,分别实现了0-π的阶梯型和0-4π的连续型相位调制。在HOM干涉后进行双光子符合计数,观察到了光子的聚束到反聚束变化行为,验证了信号光子相位调制的效果。


研究意义和重要性

该工作利用高效率量子存储器实现了光子同步与相位调制的功能集成,有效降低了量子态操控过程中的光子损耗。该技术在量子通信和量子信息领域将会有广泛应用,例如存储辅助的量子通信、基于光子时间模式的量子信息处理和线性量子计算等。


2.png

图2. 单光子相位调制及HOM干涉结果。(a)和(c): 0-π阶梯型相调下HOM干涉后两种符合探测方式, (b)和(d): 对应的实验结果。(e) 0-4π连续型相调下HOM干涉后符合探测方式,(f) 对应的实验结果。


原文链接

HTML

PDF


研究快讯集锦

众里寻他千百度—量子磁体微观模型的多体计算自动寻参

量子自旋液体候选材料中低能激发的非局域效应

PT对称性诱导的激光阈值环及嵌在环上的连续谱中束缚态

半导体中掺杂行为随应变变化的基本规律

典型半导体材料在剪切应变下的本征超导电性

磁场中自旋轨道耦合系统的拓展Rashba解析近似方法研究

利用核四极矩共振和核磁共振研究笼目晶格超导体CsV3Sb5

库伦作用无尽期,动量蒙卡寄相思

二维金属硫代磷化物中的强磁电耦合效应

锶原子光晶格钟上的弗洛凯精密调控:拉比谱及灵敏度

Kagome化合物CsV3Sb5单晶超导态的各向异性

CsV3Sb5中高度稳定的超导再进入现象


4.png
2.jpg

点此浏览所有Express Letters

CPL Express Letters栏目简介

为了保证重要研究成果的首发权和显示度,CPL于2012年6月开设了Express Letters栏目。此栏目发表速度快,学术质量高。截至2020年底,平均每篇被引用约20次,已经在国内物理学界建立起良好口碑与声望,来稿数量不断增加。


3.jpg

阅读原文




https://m.sciencenet.cn/blog-3426263-1304524.html

上一篇:IOPP“中国高被引文章奖” | CPL和CPB获奖论文名单
下一篇:CPL亮点文章 | 2021年第9期

0

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2021-11-28 01:42

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部