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突破性能瓶頸！上海交大團隊實現“近完美”寬帶量子存儲

11月21日消息，近完美據上海交通大學官網發文，突破團隊該校物理與天文學院講席教授、瓶頸李政道研究所兼職研究員張衛平團隊，上海實現在量子信息存儲領域取得重大突破，寬帶成功研發了一種高效率、量存高保真、近完美低噪聲的突破團隊寬帶量子存儲新技術。

量子存儲器是瓶頸構建量子通信網絡、量子計算與量子中繼的上海實現核心器件，其性能直接決定了量子信息處理的寬帶效率與可靠性。

傳統量子存儲方案在提升存儲效率時，量存往往會放大四波混頻噪聲，近完美導致量子態失真，突破團隊嚴重制約其在高帶寬、瓶頸單光子水平下的實用化進程。如何在保持高效率的同時有效抑制噪聲，是該領域長期面臨的關鍵難題。

針對這一挑戰，張衛平團隊從光與原子相互作用的基本機制出發，首次揭示了光脈沖時域波形與原子自旋波空間分布之間的漢克爾時空變換映射關系。

基于此，團隊提出并實驗驗證了一種智能光控自旋波壓縮策略，通過優化控制光脈沖的時域形狀，使激發出的自旋波在空間上高度局域化，從而在不增加噪聲的前提下顯著提升存儲效率與保真度。

實驗中，團隊采用差分進化算法對控制光脈沖進行智能優化，在熱原子銣氣體中實現了對17納秒光脈沖的高效存儲與讀取。

結果顯示，該方案在單光子輸入條件下，實現了94.6%±1%的存儲效率與98.91%±0.1%的量子保真度，噪聲水平低至0.026±0.012光子/脈沖，信噪比高達38.8，噪聲-效率比僅為0.028，是高帶寬存儲體系首次效率突破90%的可實用瓶頸。

該成果不僅首次在寬帶條件下實現了“近完美”的量子存儲性能，也為構建高速量子通信網絡、量子中繼器及連續變量量子信息系統提供了關鍵技術支撐。該技術有望顯著提升量子密鑰分發系統的傳輸速率與距離，在500公里以上量子通信鏈路中具備重要應用潛力。