轨道角动量纠缠的固态量子存储中文摘要
光子是未来量子网络的天然信息载体，然而由于光子传输损耗随传输距离呈指数关系增长，目前量子通讯的距离被限制在三百公里左右。基于量子存储和纠缠交换技术的量子中继器可解决这一难题，使五百公里以上的长程量子通信成为可能。通讯速率过低是构建基于量子中继的量子网络所面临的主要困难。两种可行的通信加速方案分别是高维度量子态编码以及量子存储的多模式复用。轨道角动量自由度描述光子的波前相位分布，它具有不受限的量子数，故近些年来这一自由度受到人们的广泛关注。借助它可以实现信息的高维编码以及空间域的多模式复用。目前轨道角动量的固态量子存储研究仍是一片空白。本项目拟在已有平台的基础上，研究轨道角动量量子态的固态量子存储。为体现这一自由度可高维编码的优势，我们计划利用非线性晶体产生三维轨道角动量纠缠的窄带光子对，并实现该高维纠缠的量子存储，实验分析固态量子存储器的空间域多模式存储容量。
轨道角动量纠缠的固态量子存储造价信息
光子是未来量子网络的天然信息载体，然而由于光子传输损耗随传输距离呈指数关系增长，目前量子通讯的距离被限制在三百公里左右。基于量子存储和纠缠交换技术的量子中继器可解决这一难题，使五百公里以上的长程量子通信成为可能。通讯速率过低是构建基于量子中继的量子网络所面临的主要困难。两种可行的通信加速方案分别是高维度量子态编码以及量子存储的多模式复用。轨道角动量描述光场的横向相位分布，它具有不受限的量子数， 这一特性使得它可用于高维度信息编码并实现空间域的多模式复用。 项目组首次实验实现了单光子轨道角动量量子态的固态量子存储。 基于非线性晶体可以制备高维度的轨道角动量纠缠态，然而该光源的线宽为THz量级，不适用于与存储器对接。我们首次采用平行平面腔滤波的方式获得了窄线宽、高维度轨道角动量纠缠的光子对。 我们实验实现了对该高维纠缠的存储，且存储保真度高于 99%。通过衡量高维度空间中二维量子叠加态存储后的可见度，我们实验证明固态量子存储器的存储维度/空间多模式数超过51。这些实验系统地研究了轨道角动量的固态量子存储，为未来基于固态系统构建高维度、多模式复用的量子中继打下基础。 2100433B
轨道角动量纠缠的固态量子存储中文摘要常见问题
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轨道角动量纠缠的固态量子存储中文摘要文献
具有轨道角动量光束入射下的单球粒子散射研究
根据广义Mie理论,研究了具有轨道角动量拉盖尔-高斯光束(LGB)的空间传输特性以及单粒子散射特性.在单体球粒子对高斯光束散射研究的基础上,分析了在自由空间不同传输距离LGB光束的光强分布情况,在不考虑散射和波束相移关系的情况下,将LGB作为入射高斯光束,通过对波束入射时的散射衰减截面求解得到波束因子,利用矢量球谐函数对入射高斯波束进行展开,从而研究了单球粒子在在轴条件下对具轨道角动量高斯波束入射的散射问题.通过数值计算,讨论了散射强度及角分布在不同波束宽度情况下对其散射特性的影响,并与平面波的情况做了对比.结果表明,当波束束腰半径较小时,束腰半径对衰减率的影响较大,而当束腰半径远大于粒子半径时,接近于平面波的情况.
轨道角动量技术在光通信网络中的应用研究
轨道角动量技术为高速光通信提供了一个全新的复用维度,实现大容量、高频谱利用率的光传输。本文在介绍轨道角动量技术的基本原理基础上,从轨道角动量技术在光通信网络中实现点对点大容量传输和动态组网两个方面分析了轨道角动量技术的应用发展方向,重点分析了OAM技术中OXC节点和OADM节点的逻辑功能、组网方式和应用场景,进而分析了其技术优势,以及该技术研究中的局限性、面临的挑战以及应用前景展望。
中国科学技术大学郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室李传锋研究组，成功实现确定性单光子的多模式固态量子存储，一次可以存储100个量子比特，创造了世界最高水平。
量子通信被认为是绝对安全的通信方式，其基本原理是利用单个光子加密携带一个量子比特的信息进行传输。目前量子通信只能达到百公里量级，要实现千公里以上的长程量子通信则需要基于量子存储的量子中继技术。目前已经实现的量子中继方案，长程发送一个量子比特的信息所需时间在分钟量级以上。加快传输速度有两个办法，一是采用确定性单光子源，即利用单个原子发光，每次只发射一个光子；二是利用多模式存储，即一次存储就可以存多个量子比特，而普通的量子存储一次只能存一个量子比特的信息。
李传锋研究组通过两年的努力，从上百个人造原子中找到发光波长与固态量子存储相匹配的一个人造原子，用它作为光源产生确定性的单光子，然后通过光纤传输到5米外的自主研发的固态量子存储器中进行存储，并测得存储保真度为91.3%。在此基础上，他们进一步实验实现多模式的量子存储，一次可以存储100个量子比特，创造了世界最高水平。基于该技术，可以使长程发送一个量子比特需要的时间缩短到毫秒量级，即传输速度可以提高四个量级。同时，该成果还首次实现了两个固态量子节点，即固态人造原子光源与固态量子存储器的对接，向实现全固态量子网络迈出了重要一步。（英甲）
固态存储器是相对于磁盘、光盘一类的，不需要读写头、不需要存储介质移动(转动)读写数据的存储器。
固态存储器是通过存储芯片内部晶体管的开关状态来存储数据的，由于固态存储器没有读写头、不需要转动，所以固态存储器拥有耗电少、抗震性强的优点。由于成本较高，多以目前大容量存储中仍然使用机械式硬盘;但在小容量、超高速、小体积的电子设备中，固态存储器拥有非常大的优势。
固态量子冰箱是由美国国家标准与技术研究院的研究人员研制的新型制冷机，它利用了微型和纳米结构的量子物理学原理，可将一个比自身体积大得多的物体冷却到极其低的温度。
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