世界上首個(gè)可以存儲(chǔ)單光子形狀的量子存儲(chǔ)器在中國誕生，這項(xiàng)成果將鞏固我國在量子通信技術(shù)領(lǐng)域的世界領(lǐng)先地位。 &;k`3`MC~w  
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　　中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士領(lǐng)導(dǎo)的中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在高維量子信息存儲(chǔ)方面取得重要進(jìn)展：該實(shí)驗(yàn)室史保森教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在國際上首次實(shí)現(xiàn)了攜帶軌道角動(dòng)量、具有空間結(jié)構(gòu)的單光子脈沖在冷原子系統(tǒng)中的存儲(chǔ)與釋放，證明了建立高維量子存儲(chǔ)單元的可行性，邁出了基于高維量子中繼器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離大信息量量子信息傳輸?shù)年P(guān)鍵一步。這項(xiàng)研究成果在線發(fā)表在《自然 通訊》上。該研究得到國家自然科學(xué)基金委、中科院和科技部的支持。 :7Q, `W9  
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　　量子通信系統(tǒng)中作為載體的單光子所攜帶的信息量的大小與所處編碼的空間維數(shù)有關(guān)。目前光子主要編碼在一個(gè)二維空間，因而一個(gè)光子攜帶的信息量是一個(gè)比特。如果能將光子編碼在一個(gè)高維空間（如軌道角動(dòng)量空間），則單個(gè)光子所能攜帶的信息量將大幅度增加，極大地提高量子通信的效率。此外，利用光子的高維編碼態(tài)還可以提高量子密鑰傳輸?shù)陌踩�性，并且在量子力學(xué)的一些基本問題的研究方面也有非常重要的應(yīng)用。 }\/f~?tEh  
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　　遠(yuǎn)距離量子通信的實(shí)現(xiàn)和量子網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成必須借助于量子中繼器，而量子存儲(chǔ)單元是構(gòu)成量子中繼器的核心，實(shí)現(xiàn)光子攜帶信息在存儲(chǔ)單元中的存儲(chǔ)與釋放是實(shí)現(xiàn)中繼功能的關(guān)鍵。雖然這方面的研究已取得重大進(jìn)展，但到目前為止實(shí)驗(yàn)存儲(chǔ)的單光子均為高斯脈沖，且被編碼于二維空間，只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)比特的存儲(chǔ)。因而，能否實(shí)現(xiàn)編碼于高維空間光子的量子存儲(chǔ)是提高量子通信效率、構(gòu)建基于高維中繼器的遠(yuǎn)距離量子通信系統(tǒng)和量子網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。 7%4@*  
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　　盡管人們已成功實(shí)現(xiàn)攜帶高維空間信息的光脈沖在不同存儲(chǔ)體系中的存儲(chǔ)，但到目前為止，所有光脈沖均為經(jīng)典強(qiáng)光或衰減的弱相干光，能否實(shí)現(xiàn)和如何實(shí)現(xiàn)在單光子條件下高維量子態(tài)的存儲(chǔ)仍然是量子信息領(lǐng)域中一個(gè)急待解決的熱點(diǎn)問題。 r#[YBaCZJ  
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　　史保森教授和博士生丁冬生等一直致力于解決以上問題，并在具有空間結(jié)構(gòu)的光脈沖存儲(chǔ)方面取得了系列進(jìn)展。最近他們首次成功地實(shí)現(xiàn)了攜帶軌道角動(dòng)量、具有空間結(jié)構(gòu)的單光子脈沖的存儲(chǔ)與釋放，證明了高維量子態(tài)的存儲(chǔ)是完全可行的。該小組通過兩個(gè)磁光阱制備了兩個(gè)冷原子團(tuán)，利用其中一個(gè)冷原子團(tuán)通過非線性過程制備標(biāo)記單光子，并通過螺旋相位片使該光子攜帶一定的軌道角動(dòng)量，具有特殊的空間結(jié)構(gòu)。而后利用電磁誘導(dǎo)透明效應(yīng)將其存儲(chǔ)于另一個(gè)作為存儲(chǔ)介質(zhì)的冷原子團(tuán)中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果清楚地證明了單光子攜帶的軌道角動(dòng)量可以高保真地被存儲(chǔ)。 +,
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