Breakthrough Memori Kuantum: Teknologi Gelombang-Gelombang Membuka Kunci Jaringan yang Dapat Dicabut
Langkah inovatif dalam teknologi kuantum telah dicapai dengan demonstrasi memori kuantum gelombang spin terintegrasi, mengatasi tantangan foton Kehilangan transmisi dan penindasan kebisingan.
Kenangan kuantum memainkan peran penting dalam menciptakan jaringan kuantum skala besar dengan memungkinkan koneksi beberapa keterlibatan jarak pendek ke dalam keterlibatan jarak jauh. Pendekatan ini membantu mengatasi kehilangan transmisi foton secara efektif. Kristal yang didoping ion-earth adalah kandidat yang menjanjikan untuk menerapkan ingatan kuantum berkinerja tinggi, dan memori kuantum solid-state terintegrasi telah berhasil ditunjukkan dengan menggunakan teknik pembuatan mikro dan nano canggih.
Keterbatasan memori kuantum yang ada
Namun, implementasi sebelumnya dari memori kuantum terintegrasi untuk cahaya telah terbatas untuk menyimpan informasi dalam keadaan tereksitasi secara optik. Metode ini tidak memungkinkan pengambilan sesuai permintaan dengan waktu penyimpanan yang dapat disesuaikan, karena durasi penyimpanan secara fundamental dibatasi oleh masa pakai negara-negara tereksitasi.
Penyimpanan Spin-Wave, yang mentransfer foton ke dalam rangsangan gelombang spin di keadaan tanah, menawarkan solusi dengan memungkinkan pengambilan sesuai permintaan dengan waktu penyimpanan yang diperluas ke masa hidup koherensi spin. Terlepas dari potensinya, integrasi penyimpanan gelombang spin menghadapi tantangan yang signifikan: memisahkan sinyal tingkat foton tunggal dari kebisingan substansial yang dihasilkan oleh pulsa kontrol yang kuat dalam struktur terintegrasi.
Sampai saat ini, penyimpanan kuantum gelombang spin belum berhasil ditunjukkan pada perangkat solid-state terintegrasi, menimbulkan hambatan utama bagi aplikasi praktis dari teknologi yang menjanjikan ini.
Terobosan dalam memori kuantum gelombang spin
Baru-baru ini, kelompok yang dipimpin oleh Chuan-Feng Li dan Zong-Quan Zhou di Universitas Sains dan Teknologi Tiongkok telah berhasil menunjukkan memori kuantum gelombang spin terintegrasi, dengan menerapkan protokol penyimpanan kuantum gelombang spin menggunakan perangkat yang dikembangkan secara khusus.
Untuk menekan kebisingan, kelompok ini menggunakan penulisan femtosecond langsung untuk membuat pandu gelombang simetris sirkuler dalam kristal UE: YSO, untuk memungkinkan penyaringan kebisingan berbasis polarisasi pada perangkat terintegrasi. Dikombinasikan dengan teknik penyaringan dalam derajat kebebasan lainnya, termasuk gerbang temporal, kristal penyaringan spektral, dan konfigurasi kontra-propagasi, sinyal level foton tunggal dapat diko-propagasi dengan pulsa kontrol yang kuat dalam pandu gelombang yang sama dan dapat dipisahkan secara efisien secara efisien secara efisien secara efisien dan secara efisien secara efisien secara efisien secara efisien secara efisien secara efisien secara efisien secara efisien .
Untuk mengambil sinyal, grup menerapkan dua protokol penyimpanan gelombang spin, yaitu, foton Echo (NLPE) yang dimodifikasi dan protokol Comb Frequency Frequency Comb (AFC) penuh. Di bawah konfigurasi eksperimental yang sama, NLPE memberikan peningkatan efisiensi lebih dari 4 kali dibandingkan dengan AFC, karena penyerapan sampel yang terpelihara dengan baik dalam memori NLPE. Akhirnya, qubit waktu-bin yang dikodekan dengan input tingkat foton tunggal disimpan dan diambil dengan kesetiaan 94,9 ± 1,2%, yang jauh melampaui kesetiaan maksimal yang dapat diperoleh dengan perangkat klasik apa pun, menunjukkan keandalan perangkat yang terintegrasi ini .
Aplikasi memori kuantum gelombang spin di masa depan
Demonstrasi yang sukses dari memori kuantum terintegrasi gelombang spin menandai pencapaian tujuan yang telah dilakukan para peneliti untuk waktu yang lama. Terobosan ini menetapkan fondasi yang kuat untuk mengembangkan repeater kuantum multiplexed dalam konfigurasi terintegrasi dan menciptakan sistem memori kuantum portabel berkapasitas tinggi.
Referensi: “Memori Kuantum Gelombang Spin Terpadu” oleh Tian-Xiang Zhu, Ming-Xu Su, Chao Liu, Yu-Ping Liu, Chao-Fan Wang, Pei-Xi Liu, Yong-Jian Han, Zong-Quan Zhou, Chuan -Feng Li dan Guang-Can Guo, 1 Mei 2024, Ulasan Sains Nasional.
Doi: 10.1093/nsr/nwae161
