发表机构
Welinq; ICFO - Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology; LIP6, CNRS, Sorbonne Université; Laboratoire Kastler Brossel, Sorbonne Université, CNRS, ENS-Université PSL, Collège de France（Welinq; ICFO-光子科学研究所，巴塞罗那科学与技术研究院; LIP6实验室，法国国家科学研究中心，索邦大学; 卡斯特尔-布罗塞尔实验室，索邦大学，法国国家科学研究中心，巴黎高等师范学院-巴黎文理研究大学，法兰西学院）
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本研究展示了一种冷原子光学量子存储器，实现近统一效率的确定性光子波形适配，为可扩展量子网络和模块化量子计算提供关键构建模块。
AI 中文摘要
量子技术的可扩展性将取决于通过光子通道互连独立量子系统的能力。然而，异构量子平台发射和吸收的光子具有差异很大的特性，严重限制了节点间干涉和模块化连接。在此，我们展示了一种冷原子光学量子存储器，它同时实现了接近统一的存储与读取效率，以及单光子在任意和可编程输入与输出脉冲波形之间的确定性时间适配。该系统在高光学深度和完全集成架构下运行，可以存储持续时间跨越三个数量级的光子，并在不牺牲效率的情况下任意重塑它们，实现了与许多当前平台的兼容性。通过将量子存储器的角色从被动存储元件扩展为主动可编程光子接口，我们的结果为基于纠缠的可扩展量子网络和模块化量子计算架构建立了关键构建模块。
英文摘要
The scalability of quantum technologies will depend on the ability to interconnect independent quantum systems through photonic channels. However, heterogeneous quantum platforms emit and absorb photons with widely differing properties, severely limiting inter-node interference and modular connectivity. Here we demonstrate a cold-atom optical quantum memory that simultaneously achieves near-unity storage-and-retrieval efficiency and deterministic temporal adaptation of single photons between arbitrary and programmable input and output pulse waveforms. Operating at high optical depth and within a fully integrated architecture, the system can store photons with durations spanning over three orders of magnitude and reshape them arbitrarily without compromising efficiency, achieving compatibility with many current platforms. By augmenting the role of a quantum memory from a passive storage element to an active programmable photonic interface, our results establish a key building block for scalable entanglement-based quantum networks and modular quantum computing architectures.
