科学家实现无噪声光子回波协议-远距离量子通信的关键

物理光子学概念

中国科学院中国科学技术大学李传峰教授和周宗全教授创新提出并实现了无噪声光子回波(NLPE)协议。全原创性的研究比以往的策略降低了670倍的噪声,实现了高保真的固体量子存储器。研究结果发表在自然通讯

Erwin Hahn在1950年首次观测到光子回波,它是光和物质之间的基本物理相互作用,也是控制电磁场的重要工具。但是,产生的强烈的自发噪声发射与信号的频率相同,原则上不可能将它们分离。
以前的协议,如原子频率梳和静音回波的恢复,未能尽可能地消除自发噪声发射。

在本研究中,研究人员在Eu3+:Y2SiO5晶体中实现NLPE协议,作为光量子存储器,并应用四能级芳香系统抑制噪声。

实验设置和光子计数直方图

实验设置和光子计数直方图。图片来源:马友志等。

通过对四能级原子系统中的脉冲进行双相位调整,他们将自发噪声发射控制在与信号不同的频率上。所以把信号从噪声中分离出来要容易得多。虽然在实际实验中也检测到其他噪声,但都被认为是微不足道的。

实验结果表明,噪声为0.0015光子,比以前的结果减少了670倍。此外,NLPE的效率是以往协议的3倍以上。

此外,它的高效率、高保真度和易于实现使NLPE作为一种无噪音的量子存储协议具有巨大的优势。

所有这些优势使长距离量子通信又近了一步。

引用本文:马友志,金明,陈多伦,周宗全,李传峰,郭广灿,《光学再相光子回波噪声的消除》,2017.19,自然通讯
DOI: 10.1038 / s41467 - 021 - 24679 - 4

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