通过绝热相印模实现的多模随机存取光学量子存储

一种能够同时存储多个量子比特并随后随机选择性读取任意子集的光量子存储器,对于大规模量子网络和计算至关重要。这种类似于经典随机存取存储器(RAM)的功能,由于缺乏通用随机访问机制和现有量子存储器协议的多模态容量限制,一直难以实现。稀土离子掺杂材料(如"静默回波复兴"技术)中的光子回波协议,为开发量子随机存取存储器提供了潜在路径。这些协议可利用光学重聚焦脉冲,在非均匀拓宽的光学跃迁中选择性读取频分复用的光子量子比特。然而,传统非绝热重聚焦脉冲需要高强度短时脉冲的特性,制约了其保真度和多模态容量。为解决这些关键限制,研究者提出采用"快速绝热通道"重聚焦脉冲的新协议,通过相位印记抑制有害回波。基于Yb³⁺:Y₂SiO₅晶体光学跃迁的实验表明,该方案可实现复杂时频光子模式的存储读取,并在八个独立频谱模式上实现了光随机存取存储。该协议显著提升了模式映射灵活性,同时大幅降低重聚焦脉冲强度需求,为高保真量子比特存储读取提供了更高效可靠的实现途径。

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