突破性能瓶颈！上海交大团队实现“近完美”宽带量子存储

11月21日消息，据上海交通大学官网发文，该校物理与天文学院讲席教授、李政道研究所兼职研究员张卫平团队，在量子信息存储领域取得重大突破，成功研发了一种高效率、高保真、低噪声的宽带量子存储新技术。

量子存储器是构建量子通信网络、量子计算与量子中继的核心器件，其性能直接决定了量子信息处理的效率与可靠性。

传统量子存储方案在提升存储效率时，往往会放大四波混频噪声，导致量子态失真，严重制约其在高带宽、单光子水平下的实用化进程。如何在保持高效率的同时有效抑制噪声，是该领域长期面临的关键难题。

针对这一挑战，张卫平团队从光与原子相互作用的基本机制出发，首次揭示了光脉冲时域波形与原子自旋波空间分布之间的汉克尔时空变换映射关系。

基于此，团队提出并实验验证了一种智能光控自旋波压缩策略，通过优化控制光脉冲的时域形状，使激发出的自旋波在空间上高度局域化，从而在不增加噪声的前提下显著提升存储效率与保真度。

实验中，团队采用差分进化算法对控制光脉冲进行智能优化，在热原子铷气体中实现了对17纳秒光脉冲的高效存储与读取。

结果显示，该方案在单光子输入条件下，实现了94.6%±1%的存储效率与98.91%±0.1%的量子保真度，噪声水平低至0.026±0.012光子/脉冲，信噪比高达38.8，噪声-效率比仅为0.028，是高带宽存储体系首次效率突破90%的可实用瓶颈。

该成果不仅首次在宽带条件下实现了“近完美”的量子存储性能，也为构建高速量子通信网络、量子中继器及连续变量量子信息系统提供了关键技术支撑。该技术有望显著提升量子密钥分发系统的传输速率与距离，在500公里以上量子通信链路中具备重要应用潜力。

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