這種新材料為什么能實現穩定波導光存儲器

　　近日，來自中國科技大學量子信息研究所的研究人員們報告了在151Eu3+:Y2SiO5晶體中使用飛秒激光微加工制作II型波導，并驗證了基于該波導的光量子存儲器的可靠性。

圖：實驗裝置示意圖。主激光束被分成兩部分，分別作為制備模式、控制模式和輸入模式。輸入模式可以通過自旋波AFC方案中的輸入1模式注入，也可以通過ROSE方案中的輸入2模式注入。黃色光束代表自旋波AFC存儲方案的光路。紅色光束表示ROSE方案的輸入和輸出模式。

　　 151Eu3+摻雜硅酸釔晶體(151Eu3+:Y2SiO5)是一種獨特的材料，具有超精細狀態，相干時間可達6 小時。科研人員一直致力于將這種材料發展成基于大塊晶體的光量子存儲器。光學量子存儲器是實現大規模量子網絡的關鍵器件，它可以高保真地在光和物質之間映射量子信息。高保真度、多模態容量、長存儲時間的量子存儲器已經在大體積的稀土離子摻雜晶體中得到了證明，是一種很有前途的器件。但可集成結構(如光波導)能促進基于151Eu3+:Y2SiO5的量子記憶的實際應用到目前為止尚未證實。

　　 此次研究人員們使用飛秒激光微加工制作的II型波導與單模光纖兼容，插入損耗最小為4.95 dB。光波導中的按需光存儲已經通過自旋波原子頻率梳(AFC)方案和沉默再生效回聲(ROSE)方案被證明。基于這兩種方案，研究人員們進行了一系列的干擾實驗來表征其存儲保真度。自旋波AFC方案讀出脈沖的干擾可見度為0.99±0.03，ROSE方案為0.97±0.02，這說明了集成光存儲器的可靠性，驗證了波導光存儲器的可靠性。