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中新網(wǎng)合肥2020年3月8日電(新聞?dòng)浾邊翘m)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)8日信息：該學(xué)校郭光燦院士精英團(tuán)隊(duì)在量子存儲(chǔ)器行業(yè)獲得重要進(jìn)展——用全飛秒激光技術(shù)制作出性能卓越可集成化固態(tài)量子存儲(chǔ)器。

量子存儲(chǔ)器的有關(guān)成效已經(jīng)分別刊登在知名物理刊物Optica和Physical Review Applied上。

據(jù)了解，精英團(tuán)隊(duì)李傳鋒、周宗權(quán)等選用全飛秒激光微生產(chǎn)技術(shù)性制取出高保真的可集成化固態(tài)量子存儲(chǔ)器，并根據(jù)獨(dú)立研發(fā)機(jī)器設(shè)備初次完成稀土正離子的電子器件自旋及核自旋相干壽命的全方位提高。

量子存儲(chǔ)器是搭建量子互聯(lián)網(wǎng)的主要元器件，這類(lèi)存儲(chǔ)器還可以合理地?cái)[脫無(wú)線信道耗損進(jìn)而擴(kuò)展量子通信的運(yùn)行間距，而且，量子存儲(chǔ)器還能夠融合分處異地的量子測(cè)算及量子感測(cè)器資源。

當(dāng)今固體量子存儲(chǔ)器科學(xué)研究遭遇兩層面的挑戰(zhàn)，一方面，已經(jīng)有的固態(tài)量子存儲(chǔ)器試驗(yàn)采用的移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備大多數(shù)是小塊晶體，這類(lèi)材質(zhì)無(wú)法立即連接網(wǎng)絡(luò)光纖或集成化電子光學(xué)ic，難以達(dá)到量子存儲(chǔ)器的規(guī)模性擴(kuò)展運(yùn)用;另一方面，稀土正離子的電子器件自旋及核自旋與晶體內(nèi)聲子相互影響，造成量子存儲(chǔ)器的相干壽命嚴(yán)重受到限制。為了更好地推動(dòng)量子存儲(chǔ)器的產(chǎn)品化，研究組從原材料生產(chǎn)加工與檢測(cè)存儲(chǔ)器裝備下手對(duì)之上難題進(jìn)行系統(tǒng)化科學(xué)研究。

為處理量子存儲(chǔ)器擴(kuò)展性難題，課題組選用全飛秒激光微生產(chǎn)技術(shù)第一次在摻銪氯化鎂釔晶體中離子注入出光波導(dǎo)，研發(fā)出可集成化的固態(tài)量子存儲(chǔ)器。試驗(yàn)測(cè)量2種計(jì)劃方案相應(yīng)的高保真各自超出99%和97%，說(shuō)明這類(lèi)可集成量子存儲(chǔ)器具備很高的穩(wěn)定性。

對(duì)于相干壽命受到限制的難題，先前國(guó)際性學(xué)術(shù)界廣泛認(rèn)為深低溫(<0.5K)的單脈沖式電子器件與核自旋雙共振譜儀是個(gè)難以達(dá)到的任務(wù)。研究組在解決了系列產(chǎn)品瓶頸問(wèn)題后，取得成功構(gòu)建出國(guó)際性第一個(gè)深低溫單脈沖式電子器件與核自旋雙共振譜儀，并嚴(yán)苛校準(zhǔn)其最低的工作溫度為0.1K。

在0.1K溫度下，測(cè)出摻釹氯化鎂釔晶體的自旋回波信號(hào)的頻率穩(wěn)定度對(duì)比4K溫度下提高了20倍，電子器件自旋的布居數(shù)壽命和相干壽命各自做到15秒和2ms，與此同時(shí)核自旋的布居數(shù)壽命和相干壽命則各自做到10分鐘和40ms，這四項(xiàng)壽命指標(biāo)值對(duì)比4K溫度下均完成超出一個(gè)量級(jí)的提高。

Physical Review Applied評(píng)審人點(diǎn)評(píng)覺(jué)得，從4K到100mK，電子器件自旋及核自旋的相干壽命都完成超出一個(gè)量級(jí)的提高。這也是第一次在稀土離子中根據(jù)深低溫觀察到自旋相干壽命的明顯提高。