李宗峰 刘端程 周宗权† 李传锋‡

1) (中国科学技术大学, 中国科学院量子信息重点实验室, 合肥 230026)

2) (中国科学技术大学, 中国科学院量子信息与量子科技创新研究院, 合肥 230026)

量子存储器是构建未来大规模量子网络的核心器件.由于具有超长的量子相干寿命, 稀土掺杂晶体逐渐成为最有希望实现实用量子存储的材料之一.然而掺杂晶体中不可避免的晶格畸变限制了该类材料的吸收深度和存储效率.纯稀土化合物晶体则同时满足了低晶格畸变和高稀土离子密度的需求, 有望实现高光存储效率.EuCl3·6H2O晶体是目前研究较多的一种纯稀土化合物晶体, 已经实现了低于超精细能级间距的光学非均匀展宽, 并且理论预测的自旋相干寿命可达1000 s, 是一种颇具潜力的量子存储材料.目前光存储或量子存储功能仅仅在稀土掺杂晶体中实现过, 尚无实验报道纯稀土化合物晶体中的光存储现象.本文报告了在EuCl3·6H2O晶体中实现了原子频率梳型光存储.通过降温法生长得到了EuCl3·6H2O单晶, 实验测得其7F0→5D0 跃迁相干时间为55.7 µs, 存储时间1 µs时的存储效率为1.71%, 展现了这种材料实现光量子存储的原理可行性.通过分析温度依赖的吸收线频率移动, 指出在这一材料中实现高效率光存储的主要挑战在于高效率的光谱烧孔.

1 引 言

构建大规模量子网络已成为当代量子信息科学的一个关键主题.由于光纤中指数级的光子损耗, 地面纠缠分发的距离当前被限制在百公里……