Molecular Ensemble Based Remote Quantum Storage for Charge Qubit via Quasi-Dark State
我们提出了一个独立于当前时间控制方案的量子存储方案，并研究了由电路QED系统与冷分子系综集成组成的混合系统中的“量子数据总线”（传输线谐振器）。在这里，电荷量子比特和分子之间的有效相互作用由数据总线中的非共振场介导。相应地，电荷态可以通过基于标准暗态的绝热操作映射到分子系综的集体准自旋态。
2009-05-06 quant-ph
Scaling law for optimal excitation storage and superradiant release in waveguide QED systems
National Taiwan University（台湾大学）；Institute of Atomic and Molecular Sciences, Academia Sinica（中央研究院原子与分子科学研究所）；Center for Quantum Science and Engineering, National Taiwan University（台湾大学量子科学与工程中心）；Trapped-Ion Quantum Computing Laboratory, Hon Hai Research Institute（鸿海研究院会离子阱量子计算实验室）；Physics Division, National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心物理组）；Department of Physics, National Central University（中央大学物理系）
研究波导量子电动力学系统中最优激发存储和释放的标度律，通过两个与半无限波导耦合的发射器系综，发现可扩展激发存储机制，提出三阶段协议，实现快速存储和可控发射，展示了相干和耗散集体相互作用的联合利用。
2026-07-21 quant-ph
Storage and retrieval of continuous-variable polarization-entangled cluster states in atomic ensembles
我们提出了一个利用磁场中的宏观原子系综来存储和恢复一个连续变量的四体极化纠缠团簇态的方案。原子自旋的拉莫尔旋进导致原子正则算符之间的对称性。在该方案中，四个空间分离的脉冲中的每一个通过各自的系综两次，以将偏振纠缠的簇态映射到长寿命的原子系综上。然后，可以通过另外四个读出脉冲来检索存储的状态，每个读出脉冲与相应的系综交叉两次。通过计算方差，分析了存储和检索的可行性，在实际实验条件下，我们的方案是可行的。
2011-08-25 quant-ph
Faithful Solid State Optical Memory with Dynamically Decoupled Spin Wave Storage
我们报告的光存储器中的稀土掺杂的晶体具有长的存储时间，高达20毫秒，连同1.5 MHz的光带宽。这是通过将光学相干性转移到核自旋相干性来实现的，然后通过动态解耦来保护核自旋相干性免受环境噪声的影响。通过这种方法，我们实现了自旋波存储时间比固有自旋相干寿命增加33倍。不同退耦序列的比较表明，对初始自旋相干不敏感的序列提高了反演效率。最后，干涉实验表明，在整个存储过程中，输入脉冲的相对相位保持不变，可见度接近1，证明了动态解耦对延长量子存储器存储时间的有效性.
2013-02-14 quant-ph
Storage of multiple coherent microwave excitations in an electron spin ensemble
电子和核自旋具有良好的相干时间，并且自旋系综是量子存储器的有希望的候选者。通过经由场梯度采用全息技术，单个系综可以用于存储许多比特的信息。在这里，我们提出了一个相干存储器，使用脉冲磁场梯度，并展示了存储和检索高达100弱10 GHz的相干激发集体状态的电子自旋系综。我们进一步表明，这样的集体激发在电子自旋，然后可以存储在核自旋状态，提供超过秒的相干时间。
2010-06-18 quant-ph
Optical spin-wave storage in a solid-state hybridized electron-nuclear spin ensemble
固态杂质自旋与光学控制目前正在研究量子网络和中继器。其中，稀土离子掺杂晶体作为光的量子存储器是有希望的，具有潜在的长存储时间，高多模容量和高带宽。然而，对于自旋，通常在有利于电子自旋的带宽和有利于核自旋的存储时间之间存在权衡。在这里，我们提出了使用高度杂化的电子-核超精细态的光存储实验在$^{171}$ Yb $^{3+}$：Y $_2$ SiO $_5$，其中的杂化可以提供长的存储时间和高带宽。我们达到了1.2 ms的存储时间和10 MHz的光存储带宽，其目前仅受光控制脉冲的拉比频率的限制。在这个原理证明演示中，内存效率大约为3%。该实验构成了第一个使用任何具有电子自旋的稀土离子的自旋态的光存储。这些结果为具有高带宽、长存储时间和高多模容量的稀土基量子存储器铺平了道路，这是量子中继器的关键资源。
2020-04-24 quant-ph
Storage and retrieval of microwave fields at the single-photon level in a spin ensemble
我们报道了在单光子水平上，微波脉冲在由$10^{10}$ NV中心耦合到超导LC谐振器的金刚石晶体中的自旋系综存储器中的存储。随后通过自旋回波技术取回$100\, μ\mathrm{s}$的信号的能量达到由自旋吸收的能量的$0.3\%$，并且通过模拟定量地说明该存储效率。这个品质因数足以设想超导量子位的量子存储器的第一个实现。
2015-04-09 quant-ph
Efficient cavity-assisted storage of photonic qubits in a solid-state quantum memory
本文提出在阻抗匹配腔增强的固态AFC量子存储器中实现单光子水平弱相干脉冲和时间仓量子比特的高效存储，分别达到62%和51%的效率，为当前固态量子存储最高水平。
2024-10-23 quant-ph
Optical storage for 0.53 seconds in a solid-state atomic frequency comb memory using dynamical decoupling
具有长存储时间的量子存储器是长距离量子网络的关键元件。特别是原子频率梳（AFC）存储器已经显示出很大的希望，以履行这一角色，已经证明了多模容量和自旋光子量子相关性。然而，存储器存储时间到目前为止被限制为大约1毫秒，在零施加磁场下在Eu ${}^{3+}$掺杂Y ${}_2$ SiO ${}_5$晶体中实现。受研究显示在施加的磁场下增加的自旋相干时间的启发，我们开发了一种AFC自旋波存储器，其在特定方向上利用弱15 mT磁场，其允许用于AFC存储器操作的有效光学和自旋操纵。利用这种场配置，使用简单的自旋回波序列，AFC自旋波存储时间增加到40 ms。此外，通过应用动态去耦技术的自旋波相干时间达到530毫秒，一个300倍的增加，相对于以前的AFC自旋波存储实验。这一结果为在固态系综存储器中长时间存储量子信息铺平了道路。
2020-04-24 quant-ph
Single-photon-level optical storage in a solid-state spin-wave memory
长寿命的量子存储器是实现量子中继器方案的严格要求。固态稀土离子掺杂系统的最新进展证明了它们作为这种系统的非常强有力的候选者的地位。然而，迄今为止，基于单光子水平的自旋波存储的光学存储器还没有在这样的系统中显示，这对于实现量子中继器所需的长存储时间至关重要。在这封信中，我们表明，它是可能的，执行一个完整的原子频率梳（AFC）计划，包括自旋波存储，与弱相干脉冲的$\bar{n} = 2.5 \pm 0.6$光子每脉冲。我们详细讨论了获得这一结果所需的实验步骤，并证明了存储的时间仓脉冲的相干性。我们展示了存储过程中每个模式的$(7.1 \pm 2.3)10^{-3}$光子的噪声水平，这种相对较低的噪声水平为未来在稀土掺杂晶体中使用自旋波的量子光学实验铺平了道路。
2013-01-29 quant-ph
Solid-state NMR quantum computer with individual access to qubits and some its ensemble developments
本文分析了半导体核磁共振量子计算机的原理及其发展。个人访问计算机（B。凯恩）和替代的固态体系综方法的版本，以避免在实施第一个变种的一些困难被认为是。
1999-11-15 quant-ph
Geometric Quantum Information Storage Based on Atomic Ensemble
量子信息存储（QIS）是将量子态写入量子存储器（QM）的物理过程。我们观察到，在某些一般情况下，量子态可以恢复到由非阿贝尔Berry几何相位因子（holonomy）描述的幺正变换。具有这种几何特征的光子的量子干涉可以用一个$Λ$ -原子系综的对称集体激发来实现，该系综由一个小失谐量的经典光场$δ$来控制.受控拉比频率$Ω(t)$随周期$T=\frac{2nπ}δ$的循环变化在最终光子态的不同分量中累积了额外的几何相位。然后，以纯粹的几何方式，存储的状态可以从最终状态解码。
2003-11-09 quant-ph
Efficient Storage of Multidimensional Telecom Photons in a Solid-State Quantum Memory
针对铒离子固态量子存储器条件苛刻的问题，本文采用原子频率梳协议与新型初始化方案，实现偏振、频率和时间仓多维电信光子量子比特的高效存储，效率提升逾十倍且保真度超过92%。
2024-12-07 quant-ph
Quantum Repeaters based on Deterministic Storage of a Single Photon in distant Atomic Ensembles
量子中继器有望防止通信信道中的光子损失。最近，认真的努力已经应用于实现长距离纠缠的可扩展分布。然而，纠缠产生的概率性质和现实的量子存储器存储时间使量子中继器的实现成为一个突出的实验挑战。我们提出了一个量子中继器协议的基础上确定性存储的单光子在原子系综局限在遥远的高精腔，并表明，该系统是能够分布在长距离的纠缠与更高的速率相比，以前的协议，从而减轻了几个数量级的量子存储器寿命的限制。我们的方案对于量子信道中的相位起伏是鲁棒的，而在纠缠交换的每一步中，保真度缺陷是固定的并且可以忽略不计。
2011-10-12 quant-ph
Light Qubit Storage and Retrieval using Macroscopic Atomic Ensembles
我们提出了一个实验上可行的协议，在原子量子存储器中的任意光态的完全存储和检索使用良好的法拉第光与物质之间的相互作用。我们的协议依赖于一个单一的光脉冲通过原子系综的多个通道，而没有不切实际的要求公里长的延迟线之间的通道。此外，我们引入了一个依赖于时间的相互作用强度，使存储和检索的状态与任意脉冲形状。在没有压缩或纠缠初态的情况下，保真度指数地接近单位，如光子量子比特的显式计算所示。
2005-09-30 quant-ph
Room-temperature storage of quantum entanglement using decoherence-free subspace in a solid-state spin system
我们实验证明室温存储的量子纠缠使用两个核自旋弱耦合的电子自旋由一个单一的氮空位中心在金刚石。我们实现了对三量子比特自旋系统的通用量子门控制，并在两个核自旋的无消相干子空间中产生了编码的纠缠态。通过注入任意的集体噪声，我们证明了无退相干纠缠态的相干时间比其他纠缠态的相干时间长一个数量级。
2017-11-08 quant-ph
Light storage in an optically thick atomic ensemble under conditions of electromagnetically induced transparency and four-wave mixing
我们研究了传统的电磁感应透明（EIT）存储光技术，包括EIT和四波混频（FWM）在一个系综的热Rb原子的修改。光存储的标准处理涉及一个光子模式到集体自旋相干性的相干和可逆映射。已经表明，不需要的，竞争过程，如四波混频增强EIT，可以显着修改信号光脉冲的传播。我们目前的理论和实验证据表明，虽然斯托克斯场确实检测到检索的信号字段，任何信息最初编码在一个播种斯托克斯字段不独立保存在存储过程中。我们提出了一个简单的模型，描述的领域的传播动力学和四波混频的自旋波的影响。
2011-03-10 quant-ph
Coherent control of collective spontaneous emission in an extended atomic ensemble and quantum storage
分析了扩展原子系综与单光子波包共振相互作用系统中集体自发发射的相干控制。提出了一种对集体原子态进行相干操纵的方案，使得原子系统的超辐射态可以变换为亚辐射态，反之亦然。讨论了这种方案在光量子态存储和单光子波包整形中的可能应用。结果表明，在共振线不均匀展宽的情况下，即使波包的持续时间大于超辐射寿命，具有任意脉冲形状的单光子波包也可以被记录为亚辐射态并被重构.具体分析了存储量子密码学中使用的时间箱量子比特的适用性。
2006-06-19 quant-ph
Manipulation of qubits in non-orthogonal collective storage modes
我们分析了两能级系统大系综的集体自旋自由度与单个中心量子位之间的量子信息传递。中心量子位和各个系综成员之间的耦合可以变化，因此提供对多于一种存储模式的访问。存储和操纵几个独立的量子位的手段推导的情况下，耦合强度的变化不允许解决的正交模式的合奏。虽然我们的程序和分析可能适用于许多不同的物理系统，为具体起见，我们研究的量子态之间的转移单电子自旋和一个系综的核自旋在量子点。
2012-06-06 quant-ph
Storage and Retrieval of a Microwave Field in a Spin Ensemble
我们报道了从超导共振器中将微波场存储到自旋系综的集体激发中。自旋是金刚石晶体中的氮空位中心。的顺序为30纳秒的存储时间是有限的非均匀加宽的自旋系综。
2011-09-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Storage and retrieval of heralded telecommunication-wavelength photons using a solid-state waveguide quantum memory
大规模量子网络将使用波长相同的光子，通过光纤通道在远程测量、存储和处理节点之间交换量子信息。与双波长光子兼容的量子存储器是构建这种量子网络的关键要素。在这里，我们展示了使用固态波导量子存储器的存储和检索预示着1532 nm波长的光子。预示的光子是来自光子对源，是基于参数下转换，和我们的量子存储器是基于6 GHz带宽的原子频率梳使用低温冷却的掺铒锂铌酸盐波导的非均匀加宽的吸收线制备。使用不同的磁场下的持续光谱烧孔，我们确定的存储器是由人口转移到铌和锂核自旋水平。尽管存储时间和效率有限，但我们的演示代表了在电信频段运行的量子网络和使用行业标准晶体开发片上量子技术的重要一步。
2018-04-16 quant-ph
Quantum storage on subradiant states in an extended atomic ensemble
发展了一种对原子集体态进行相干操纵的方案，使得在扩展的原子系综中产生总的次辐射态，在该次辐射态中，由于相邻原子之间的相消干涉，自发发射被抑制到各个方向。讨论了产生这种态的最佳条件及其对量子存储的适用性。结果表明，为了获得最大的信噪比，利用原子系统的均匀展宽吸收线存储和重构的光脉冲的形状应是系统响应函数的时间反演正则部分。在高光密度的限制下，这样的脉冲允许人们准备集体亚辐射原子态，其在介质中的原子激发的空间分布接近平坦。
2008-04-06 quant-ph
Quantum Storage of Orbital Angular Momentum Entanglement in an Atomic Ensemble
构建光子纠缠的量子存储器是实现量子通信和网络的关键。除了可以实现高信道容量的通信外，高维空间的纠缠光子在量子信息和基础物理领域中有着广泛的应用，因此备受关注。二维空间中的纠缠光子已经被存储在不同的系统中，但在高维空间中的纠缠光子对的存储还未见报道。在这里，我们报告的第一个实验实现存储的纠缠轨道角动量（OAM）状态通过一个远离共振双光子跃迁（FORTPT）在冷原子系综。我们在二维子空间中重建了一个后选择的OAM纠缠态的矩阵密度，保真度为90.3% ± 0.8%，在程序存储时间后得到Clauser，Horne，Shimony和Holt不等式参数S = 2.41 ± 0.06.所有结果都清楚地显示了在储存期间缠结的保持。此外，我们还首次实现了利用FortPT存储真实的单光子。
2014-04-02 quant-ph
Storage of hyperentanglement in a solid-state quantum memory
两个光子可以同时共享偏振、能量-时间、空间模式和轨道角动量等多个自由度之间的纠缠。这种资源被称为超纠缠，它已被证明是光学量子信息处理的重要工具。在这里，我们展示了在固态量子存储器中光子超纠缠的量子存储和检索。产生一对在偏振和能量-时间上纠缠的光子，使得一个光子存储在量子存储器中，而另一个光子具有适合于在光纤中传输的电信波长。我们测量了每个自由度的Clauser-Horne-Shimony-Holt（CHSH）贝尔不等式的违反，独立于另一个，这证明了成功的存储和检索的两个比特的纠缠共享的光子。我们的方案与光纤中的长距离量子通信兼容，特别适用于量子中继器中的线光纠缠纯化。
2015-02-27 quant-ph
Quantum Storage of Qubits in an Array of Independently Controllable Solid-State Quantum Memories
本文在十个可控寻址的固态时分复用存储单元阵列中实现了单光子水平路径与时间箱量子比特的量子存储，测得高保真度超越经典界限，并验证了双单元顺序存储与集体读出，为固态随机存取量子存储器发展奠定基础。
2025-09-15 quant-ph
Generation of light with multimode time-delayed entanglement using storage in a solid state spin-wave quantum memory
在这里，我们演示了产生和存储纠缠在一个固态自旋波量子存储器与按需读出使用的过程中的rephased放大自发发射（RASE）。由掺杂到Y $_2$ SiO $_5$晶体中的Pr $^{3+}$离子的反转系综产生的放大自发辐射（ASE）在Praseo_2系综的集体态和输出光之间产生纠缠。然后使用四能级光子回波技术重新定相合奏。当RASE作为自旋波存储长达5 $μ$ s时，ASE和其回波之间的纠缠被确认，并且不可分性破坏被保留。RASE被证明是时间多模与两个时间模式之间的几乎完美的兼容性证明。这些结果为多模固态量子存储器在可扩展量子网络中的应用铺平了道路。
2016-07-29 quant-ph
Coherent spin control at the quantum level in an ensemble-based optical memory
长寿命的量子存储器是量子网络中远程纠缠分布的长期目标的重要组成部分。这些可以通过将光的量子态存储为原子系综中的单自旋激发来实现。然而，自旋状态通常会受到不同的退相过程的限制，存储时间，这在原则上可以克服使用自旋回波技术。理论研究表明，这是具有挑战性的，由于不可避免的自发发射噪声在基于集成的量子存储器。在这里，我们展示了自旋回波操纵的平均自旋激发1在一个大的固态系综，通过存储产生的弱光脉冲。在大约1 ms的存储时间之后，我们以高信噪比光学地读出自旋激发。我们的研究结果为使用自旋回波技术进行任何基于集成的存储器的长时间光量子存储铺平了道路。
2015-06-17 quant-ph
Storage of fiber-guided light in a nanofiber-trapped ensemble of cold atoms
具有窄腰的锥形光纤是用于光和物质接口的多功能工具。在这种情况下，激光冷却的原子被困在周围的光学介质的倏逝场特别感兴趣：它们表现出长的基态相干时间和有效的耦合到光纤引导的领域。在这里，我们展示了电磁感应的透明度，慢光，和存储的光纤引导的光脉冲中的冷原子被困在一个基于纳米纤维的光晶格的合奏。我们测量到光脉冲减速到50 m/s的群速度。此外，我们在单光子水平上存储光脉冲，并在2微秒后按需在光纤中检索它们，总效率为（3.0 +/- 0.4）%。我们的研究结果表明，基于纳米纤维的冷原子接口具有很大的潜力，实现未来的光学量子信息网络的积木。
2015-02-04 quant-ph
Machine learning with controllable quantum dynamics of a nuclear spin ensemble in a solid
我们实验证明量子机器学习使用NMR量子水库计算的框架的基础上。水库计算是为了利用具有大自由度的自然非线性动力学，其被称为水库，用于机器学习目的。在这里，我们提出了一个具体的物理实现的量子水库使用可控动力学的核自旋系综在分子固体。在这个实现中，我们演示了具有低均方误差的二进制或连续变量输入的非线性函数的学习。我们的实现和演示为利用NMR系综系统中的量子计算优势进行可达技术的信息处理铺平了道路。
2018-06-28 quant-ph
Interference of Spontaneous Emission of Light from two Solid-State Atomic Ensembles
本文报道了两个相距较远的固态原子系综在短脉冲激光的相干激发下的自发发射干涉实验。系综是铒离子掺杂到两个铌酸锂晶体与通道波导，这是放置在两个马赫-曾德尔干涉仪的手臂。在激发脉冲之后自发发射的光显示一阶干涉。通过强的集体增强，原子表现为理想的二能级量子系统，并且在光子发射后，在原子系综中没有留下哪条路径的信息。这导致95%的高条纹可见度，这意味着观察到的自发发射是高度相干的。
2007-11-23 quant-ph
Interference of multi-mode photon echoes generated in spatially separated solid-state atomic ensembles
证明了在空间分离的固态原子系综中产生的光子回波的高可见度干涉。固态系综是掺杂有在1.53 $μ$ m处吸收的铒离子的LiNbO $_3$波导。明亮的相干态光在几个时间模式（最多3）的存储和检索使用双脉冲光子回波从光学存储器。当在分束器处组合时，存储和检索的光脉冲显示出几乎完美的干涉，这证明了来自单独的光学存储器的光子回波的相位保持存储和不可分割性。通过测量不同储存时间的干涉条纹，我们还明确地表明，可见度不受原子退相干的限制。这些结果与基于光子回波的多模量子存储器的新型量子中继器架构有关。
2008-06-16 quant-ph
Some prospects for ensemble solid-state NMR quantum computers
作为固态NMR量子计算机的系综方案，考虑了Kane的多量子位硅方案的扩展，该方案基于31个P施主原子沿条形门纵向排列。提出了这种系综量子计算机可能的平面拓扑结构。对输出NMR信号进行了估计，结果表明，对于N>=10^5个系综元素，每个系综元素涉及L~10^3个量子比特，标准NMR方法是可用的。作为低温退相干的主要机制，（<0.1K）时，考虑了核自旋超精细相互作用的久期部分与基本原子的电子磁矩以及偶极-偶极相互作用与相邻杂质原子的核磁矩决定的量子比特共振频率随机调制的绝热过程，它是由估计的允许浓度的磁性杂质和自旋温度，从而获得所需的消相干抑制。给出了两量子比特纠缠态的半经典退相干模型。作为固态系综量子计算机的另一种变体，本文还讨论了具有反铁磁有序电子自旋的细胞自动机的无门结构。
2003-06-01 quant-ph
Decoherence of quantum states and its suppression in ensemble large-scale solid state NMR quantum computers
讨论了基于核自旋I = 1/2的P施主原子阵列的系综大规模固态NMR量子计算机中的退相干问题。本文认为，低温（< 0.1 K）退相干的主要机制是量子位共振频率随机调制的绝热过程，该过程由核自旋与基本原子、杂质顺磁原子以及杂质反磁原子的电子自旋相互作用的长期部分决定。它是由估计的允许浓度的磁性杂质和自旋温度，从而获得所需的消相干抑制。讨论了系综量子寄存器基态中随机相位误差的抑制。
2002-11-17 quant-ph
Wavelength convertible quantum memory satisfying ultralong photon storage and near perfect retrieval efficiency
研究了自旋态非均匀展宽的双λ型固体系综中波长可转换量子存储器的量子相干性控制。与自旋衰减均匀的典型原子介质不同，自旋非均匀加宽的固体系综需要在量子相干性控制中进行反直觉的访问，以避免自发发射引起的量子噪声。固体系综中的这种量子相干性控制导致接近完美的恢复效率，并且适用于高达自旋相位弛豫时间的超长光子存储。在这里，反直观的量子相干性控制的基本物理不仅为双光子（拉曼）相干瞬态，但也为一个详细的相干转移机制，导致频率上/下转换。这项工作揭示了量子光学存储器的潜在应用，满足无噪声，近乎完美，超长和多模光子存储，其中量子中继器，可扩展纠缠量子比特和磁力测量将是即将到来的受益者。
2018-02-20 quant-ph
Ultralong Dephasing Times in Solid-State Spin Ensembles via Quantum Control
量子自旋退相是由与环境的不均匀耦合引起的，从而限制了基于自旋的传感器的测量时间和精度。自旋退相的影响对于固态中电子自旋的密集集合尤其有害，例如对于金刚石中的氮空位（NV）色心。我们报告使用两种互补的技术，自旋浴控制和双量子相干性，以提高非均匀自旋退相时间（$T_2^*$）NV合奏超过一个数量级。结合起来，这些量子控制技术（i）消除了占主导地位的NV自旋系综退相机制的影响，包括晶体应变梯度和与顺磁浴自旋的偶极相互作用，以及（ii）将有效的NV旋磁比增加到两倍。独立应用，自旋浴控制和双量子相干性阐明了在很宽的NV和自旋浴浓度范围内的自旋退相的来源。这些结果表明，最长的报告$T_2^*$在室温下的固态电子自旋系综，并勾勒出一条道路，对NV-金刚石磁强计与宽带femtotesla的灵敏度。
2018-07-19 quant-ph
From quantum storage to amplification: the effect of unwanted couplings and an additional level in cavity-based ensemble quantum memories
Department of Physics & Astronomy, University of Calgary（卡尔加里大学物理与天文学系）
本文研究了腔基Λ型集体量子记忆的扩展模型，考虑了控制场和信号场的不希望耦合，推导了单光子存储效率、检索效率和保真度的表达式，并识别了三种动态 regime：稳定、阈值和不稳定。
2026-05-01 quant-ph
Detecting quantum noise of a solid-state spin ensemble with dispersive measurement
Department of Physics, University of Toronto（多伦多大学物理系）；Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；Department of Physics, University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校物理系）；Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics IAF（弗劳恩霍夫应用固体物理研究所）
本研究提出利用色散测量技术，通过同频检波检测来检测固态自旋集体的量子噪声，并提出通过检测自旋压缩来评估纠缠态的量子计量学性能。
2026-02-03 quant-ph
Spin counting via projection noise measurement of mesoscopic solid-state spin ensemble
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；JILA, National Institute of Standards and Technology and the University of Colorado, Boulder（美国科罗拉多大学博尔德分校与美国国家标准与技术研究院联合成立的JILA实验室）
利用高对比度ODMR技术直接测量室温下NV色心介观系综的量子投影噪声，实现自旋计数并提升磁测量灵敏度。
2026-06-15 quant-ph
Mapping multiple photonic qubits into and out of one solid-state atomic ensemble
量子通信的未来挑战是可扩展的量子网络，它需要将光子量子比特相干和可逆地映射到静止的原子系统（量子存储器）上。现实网络的一个关键要求是能够在一个量子存储器中有效地存储多个量子比特。在这里，我们展示了相干和可逆映射的64个光学模式在单光子水平的时域到一个固态系综的稀土离子。我们的光-物质接口基于高带宽（100 MHz）原子频率梳，具有1微秒的预定存储时间。然后，我们可以在短<10 ns的时间模式（时间仓量子位）中编码许多量子位。我们通过同时存储和分析多个时间仓量子比特来展示映射的良好相干性。
2010-02-19 quant-ph
Highly-Efficient Quantum Memory for Polarization Qubits in a Spatially-Multiplexed Cold Atomic Ensemble
用于飞行光学量子比特的量子存储器是量子信息科学和技术中广泛应用的关键使能器。一个关键的品质因数是整体存储和检索效率。到目前为止，尽管最近在光脉冲的高效存储方面取得了成就，但量子比特的存储效率有限。在这里，我们报告的极化量子位的量子存储器，结合了平均条件保真度超过99%和效率等于（68 $\pm$ 2）%，从而证明了一个可逆的量子位映射，更多的信息被检索比丢失。量子比特在单光子水平上用弱相干态编码，存储器基于铯原子的细长激光冷却系综中的电磁诱导透明性，空间复用用于双轨存储。这种实现方式在两个轨道上都保持了较高的光学深度，而不会在多路复用和存储效率之间折衷。我们的工作为未来量子网络功能和先进光子电路的测试提供了一个有效的节点。
2018-01-31 quant-ph
Optimally Controlled Storage of a Qubit in an Inhomogeneous Spin Ensemble
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）；Imperial College London（帝国理工学院）
研究通过优化腔体调制，提升自旋集体中量子比特寿命，克服不均匀展宽和腔体衰减的影响。
2026-04-15 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Demonstration of sufficient control for two rounds of quantum error correction in a solid state ensemble quantum information processor
报道了利用丙二酸单晶中碳原子核的磁共振在量子信息处理器上实现3量子比特量子纠错码（QECC）.该代码校正了由于附近自旋所表示的磁环境的不完美解耦以及内部哈密顿量下的不必要的演化而在量子位上引起的相位误差。我们还实验证明了足够高的保真度控制，实现两轮的量子纠错。这是一个国家的最先进的控制在固态核磁共振，量子算法的实施领先的试验台演示。
2011-08-24 quant-ph
Three-dimensional theory of quantum memories based on Lambda-type atomic ensembles
我们发展了一个三维的量子存储理论的基础上的光存储在合奏的λ型原子，其中两个长寿命的原子基态。我们认为光存储在一个有限的空间范围内的合奏，我们表明，在傍轴近似的菲涅耳数的原子系综和光学深度是唯一重要的物理参数，确定量子存储器的质量。我们分析了这些参数对存储光的影响，然后从量子存储器中向前或向后读出。我们表明，对于小菲涅尔数，向前的记忆提供了更高的效率，而对于大菲涅尔数，向后的记忆是有利的。存储在存储器中的最佳光模式与相应的自旋波和输出光模式一起呈现。我们表明，对于高的光学深度，这样的λ型原子系综允许高效的向后和向前的记忆，即使是小菲涅尔数$F\gtrsim 0.1$。
2011-10-31 quant-ph
Quantum memory for light using extended atomic ensembles in a tunable cavity
分析了光薄空间扩展共振材料中单光子波包的腔辅助存储和恢复。结果表明，使用腔调谐允许一个存储和召回的时间对称的双边指数脉冲与近单位效率。确定了腔调谐的最佳方案，并分析了时间抖动对存储效率的影响。
2008-09-22 quant-ph
High capacity spatial multimode quantum memories based on atomic ensembles
我们研究了基于光存储的空间多模量子存储器。我们表明，这样的量子光物质界面允许许多空间模式的高效存储。特别是，前向操作存储器具有良好的缩放与重要的物理参数：二次缩放与菲涅耳数，甚至立方与原子系综的光学深度。因此，同时使用所存储的自旋波模式的纵向和横向形状构成了多模量子存储器的有价值且迄今被忽视的资源。
2012-12-04 quant-ph
Theory of cavity-enhanced non-destructive detection of photonic qubits in a solid-state atomic ensemble
光子量子比特的非破坏性检测将在光子量子信息处理和量子通信中得到重要应用。在这里，我们提出了一种方法的基础上，包含一个合奏的稀土离子的固态腔。首先，将包含许多光子的探测脉冲存储在系综中。然后，一个代表时间仓量子比特的单个信号光子在系综上印上一个相位，这是由于AC斯塔克效应。该相位不依赖于信号光子的确切定时，这使得检测对时间仓量子比特状态不敏感。然后，探测脉冲被恢复，并通过零差检测来检测其相位。我们表明，腔导致的依赖性的印记相位上的{ \it探针}光子数，这导致一个扩展的探测相位，在对比简单的移位，发生在没有一个腔。然而，我们表明，这种情况下仍然允许非破坏性检测的信号。我们讨论了该计划的潜在实现，表明高成功概率和低损失应同时实现。
2018-07-12 quant-ph
Heralded single excitation of atomic ensemble via solid-state-based telecom photon detection
具有物质量子系统的光子量子通信网络具有广泛的应用前景，如长距离量子密码和单向量子计算。在原子系综中，通过探测与原子激发态相关的通信波长光子来制备预报单激发态是一个重要的步骤。这样的系统已被证明与量子频率转换（QFC）电信波长采用Rb原子云。然而，有限的波长选择阻止了下一步。在这里，我们第一次展示了HSE与基于固态的QFC和电信波长的检测器，这将有一个很大的优势，成熟的电信技术的效用。我们明确地表明，所展示的HSE表示一个非经典统计的自相关函数的直接测量。
2016-07-06 quant-ph
Storage of polarization-encoded cluster states in an atomic system
我们提出了一个方案的纠缠宏观原子系综，这是四个空间分离的区域的原子云使用集群相关光束。我们证明了团簇偏振编码纠缠可以映射到原子系综的长寿命集体基态上，并且可以利用电磁诱导透明技术恢复存储的纠缠.我们还讨论了量子存储器的效率，寿命和一些定量的限制。
2009-05-15 quant-ph
Long-lived driven solid-state quantum memory
我们研究了非均匀加宽自旋系综在连续动力学退耦条件下作为量子存储器的性能。连续驱动场的作用是双重的：首先，它从磁噪声中分离出单个自旋;其次，更重要的是，它抑制和重塑自旋系综的谱不均匀性。我们表明，一个连续的驱动场，这本身也可能是不均匀的合奏，可以大大提高衰减的尾巴的不均匀加宽分布。这一事实使得基于自旋系综的量子存储器能够利用腔保护效应并实现更长的存储时间。特别是，对于具有洛伦兹光谱分布的自旋系综，我们的计算表明，连续动力学解耦有可能提高其存储时间的数量级的最先进的实验参数。
2012-09-22 quant-ph
Stationary light pulses and narrowband light storage in a laser-cooled ensemble loaded into a hollow-core fiber
我们首次在空芯光子晶体光纤中观测到了稳定的光脉冲和窄带光存储。激光冷却的原子首先被装载到光纤芯中，提供强的光-物质耦合。然后，使用单个控制激光束将光脉冲存储在集体原子激发中。通过施加第二反向传播控制光束，可以使光脉冲停止。我们的工作为光子强关联多体系统的建立以及在量子信息处理领域的应用铺平了道路。
2016-06-09 physics.atom-ph quant-ph
Single-Photon-Level Quantum Image Memory Based on Cold Atomic Ensembles
成功发展量子信息网络的重要一步是在单光子水平上将光存储在物质中。在高维光子态中编码光子可以显著增加它们的信息承载能力。到目前为止，还没有任何关于在真正的单光子水平上存储图像的报道，实现能够记录单光子形状的量子存储器是一项具有挑战性的工作。在这项工作中，我们报告的第一个实验实现存储一个真正的单光子携带的轨道角动量通过电磁诱导的透明度在冷原子系综和检索后，一个给定的存储时间。我们不仅实验证明了单光子的性质的保存，而且还显示了很好的相似性的空间结构的输入和检索的光子。更重要的是，我们还证明了使用Sagnac干涉仪存储过程中的单光子的相干性的保存。在单光子水平上存储空间结构的能力为实现高维量子存储器提供了可能性。
2013-06-20 quant-ph
On-chip storage of broadband photonic qubits in a cavity-protected rare-earth ensemble
固态光发射器的集合能够实现光子量子比特的宽带量子存储和转换，并应用于高速光量子网络，用于安全通信，全球计时和互连未来的量子计算机。为了实现利用系综的相干量子信息传输，目前使用自旋重定相技术来减轻由非均匀加宽引起的快速退相干。在这里，我们使用一个密集的钕稀土离子强烈耦合到纳米光子谐振器的合奏证明，通过腔保护，一个单光子激发的消相干几乎完全抑制-一种新的技术，用于访问集体耦合的消相干自由子空间。因此，腔场和原子超辐射态之间的受保护拉比振荡能够将光子频率量子比特（约50 GHz带宽）超快速传输到离子中，然后以98.7%的保真度进行检索。通过将超辐射激发耦合到其他长寿命的稀土自旋态，这项技术将使宽带，随时可用的量子存储器和快速的光-微波转换器成为可能。
2016-09-06 physics.atom-ph quant-ph
Multiple images storage and frequency conversion in a cold atomic ensemble
量子存储器是量子网络的关键组成部分，对量子存储器的强烈需求激发了新的方法学，并导致了量子存储的实验进展。将量子存储器用于空间多模或图像存储可以显著提高信道比特率。此外，可以存储多种光学模式的量子存储器将导致量子通信和计算的更高效率。在这里，通过在冷原子系综中使用共振三脚架电磁诱导透明，我们实验证明了频域中的多探针存储，其中两个探针场具有离散的波长和不同的空间信息。此外，通过使用不同的读取光，我们实现了高效率的频率转换的检索图像。此外，我们的方法可以用来创建一个重叠的图像通过实现分束器的功能。这些优点使我们的方法在包括量子信息、探测、成像、传感甚至天体物理观测等许多领域都很有用。
2012-09-10 physics.optics quant-ph
Simultaneous generation of two spin-wave-photon entangled states in an atomic ensemble
纠缠光子的产生和存储在量子信息技术中起着重要的作用。原子系综中的自发拉曼散射（SRS）为产生具有存储能力的纠缠光子提供了一种很有前途的方法。在过去的实验中，我们利用受激喇曼散射在原子系综中产生自旋-波-光子纠缠态，从而得到一对纠缠光子。本文报道了一种通过收集两个不同方向的Stokes光子，在原子系综中同时产生两个自旋波光子纠缠态的方案。基于所得到的两个原子-光子纠缠源，我们分别制备了三光子GHZ偏振纠缠态和有条件制备了偏振纠缠光子对。
2015-09-10 quant-ph
