高效率时间复用 Duan-Lukin-Cirac-Zoller存储方案的实验研究.pdf

物理学报Acta

Phys．Sin．V01．73，No．18(2024)180301

存储方案的实验研究木

温亚飞1)3)f

庄园园1)2)王志强1)3)高士回1)

1)(太原师范学院物理系，晋中030619)

2)(太原师范学院计算机科学与技术学院，晋中030619)

3)(太原师范学院计算物理与应用物理研究所，晋中030619)

(2024年6月5日收到；2024年8月3日收到修改稿)

大规模广域量子网络的构建需要在量子节点之间进行纠缠交换及量子中继等过程，基于自发拉曼散射

过程在冷原子中制备空间复用、时间复用以及多模式复用的光与原子纠缠界面为实现量子中继提供有效技

术途径，其中读出效率的高低具有至关重要的作用．通过设计可扩展型脉冲光制备技术及能级的合理选择，

本文构建了具有高效率的六路时间复用的光与原子纠缠源．实现纠缠源纠缠产生概率5．83倍的增强，同时读

出效率约38％，对应Bell参数约为2．35．本研究成果为长距离量子通信及广域大规模量子网络构建提供有效

资源及技术支撑．

关键词：高效率，时间复用存储，能级跃迁选择，脉冲光制备技术

DOh

PACS：03．67．一a，03．67．Bg，03．65．Ud，42．50．一P10．7498／aps．73

散射产生一对斯托克斯(Stokes)光子和相应的自

1引言

旋波激发【1011】量子记忆纠缠态构建量子中继节点．

量子通信由于其量子信息传递的绝对安全和但即使在理想的量子态保真度、存储寿命、读出效

高效性，近年来一直作为国际学术竞争中的焦点领率等前提下纠缠产生速率依旧太慢，为此量子存储

域．而长距离的纠缠分布对于量子网络【1，2]的构建被要求具有大尺度的多模存储(多路复用)能力．

和量子通信[¨】的实现具有至关重要的作用．目前近年来在固态和气态原子系综中，利用时间【12-H】、

基于光纤传输的直接纠缠分布距离受到传输损耗空间陋17|、光谱【18119】多模的DLCZ型量子存储取

(o．16得显著进展．目前基于冷原子系综的量子复用存储

dB／km)和退相干效应(纠缠度变化)的影

响被限制在500kmIs，驯．量子中继方案[4]为解决该方案主要表现为空间、时间复用方面，例如2017

类问题提供了可能．即将长距离的纠缠分布通道划年Pu等[15]实验演示了一种新型的可独立访问

分为不同的短距离子链路，通过光子直接传输在短

距离链路节点间建立纠缠并通过相邻节点间纠缠

交换实现长距离纠缠分发．量子中继节点的构建常采集实现六路空间复用的光与原子纠缠界面的设

利用原子系综作为基本单元，即利用DLCZ(Duan-计．而时间复用的量子存储，是一个自由度不同于

的课题．

十通信作者．E-mail163．com

@2024中国物理学会Chinese

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万方数据

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ehys．Sin．V01．73，No．18(2024)180301

空间复用的量子存储方案，其仅通过单一光学采集储器具有较长的存储寿命，实验上使用近共线配

通道实现多个可分辨量子存储模式(量子光场)的置【29}3川，其要求6路写(读)光束相对于采集方向

探测，具有极强的吸引力．近年来研究者们分别通过的空间夹角非常小，实验选择角度均小