2026年3月10日——量子通信网络不仅要传输光子，还需实现光子同步。新加坡量子技术中心（CQT）团队设计出一种新型高效量子存储器，可协调网络中光子的传输时序。

该研究成果作为亮点论文发表于2026年2月5日的《APL光子学》期刊，并获选当期封面文章。参与该工作的CQT研究人员包括郭宇、安尼迪亚·班纳吉、庄建文、阿尔亚·乔杜里和亚历山大·凌。

时间同步挑战

量子网络通常具有非对称性，即节点间距不等。当需要汇集来自不同节点的光子时，这种拓扑结构会带来同步难题。

例如要实现两个远端节点的量子纠缠，需使双方发射的光子同时抵达中心节点发生干涉。由于传输距离差异，先到达的光子必须被存储，直到后至光子抵达。

理想的量子存储器需满足三项要求：无损存储、按需读取、完整保持量子信息。该团队目前已在存储效率（95.3%）和保真度（99.6%）两项指标上取得突破——每存储100个光子仅损失约5个，且存储前后光子携带的量子信息几乎完全一致。

研究采用对向放置的定制高反射镜，通过光子多次反射实现存储。实验测得最长存储时间达687纳秒，比传统赫里奥特腔（利用曲面镜间反射延迟光路的装置）提升30倍。

“我们的光子存储效率近乎完美，”共同第一作者、高级研究员安尼迪亚表示，“据我所知，现有最先进方案尚未达到这种性能水平。”

镜面创新设计

突破关键在于嵌套式反射镜设计。传统赫里奥特腔仅利用镜面局部区域，限制了反射次数。该团队将不同曲率的小镜片嵌入主镜，通过反射路径优化显著延长光子驻留时间。

研究人员还采用定制增反膜，使镜面在532-595纳米波段反射率超99.99%。“只要光学腔设计得当，仅靠反射就能完整保存光子携带的所有量子信息，”安尼迪亚解释道。

与超低损耗光纤存储方案对比，该自由空间延迟线在相同存储时间下效率更高，这是该技术首次超越光纤存储性能。尽管使用定制镜片，其成本仍远低于需要复杂原子系统的量子存储器。

为实现网络化应用的最终要求，该团队正在开发配套的光学开关组件，未来将构建“光纤输入-输出”集成系统，使量子存储器与光开关在服务器模块内协同工作。