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
Quantum Light Storage in Solid State Atomic Ensembles
在本章中，我们将描述在固态环境中原子系综中量子光（预示的单光子和纠缠光子）的存储和检索。我们将考虑嵌入电介质晶体中的稀土离子系综。我们将描述用于创建与窄原子跃迁光谱兼容的量子光的方法，以及基于偶极重新定相的可能协议，该协议可用于将量子光可逆地映射到集体原子激发上。我们将回顾最先进的实验状态，并更详细地描述钕和镨掺杂晶体中的量子光存储实验。
2015-02-01 quant-ph
Geometric Manipulation of Ensembles of Atoms on Atom Chip for Quantum Computation
提出了一种基于原子系综几何操纵实现量子计算的可行方案，并对磁囚禁在原子芯片上平凹微腔中的中性铷原子进行了分析。几何操作是通过在恒定电场中光激发单个原子到里德伯态来完成的。强的偶极-偶极相互作用和入射激光驱动原子系综的暗态进行循环演化，实现了一组通用的量子门。这样的几何操作自然地变成保护量子比特免受由非均匀激光照射以及腔损耗引起的误差。通过数值模拟评估了门的性能和退相干过程。
2011-09-23 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
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
T-junction ion trap array for two-dimensional ion shuttling, storage and manipulation
我们演示了一个二维11区离子阱阵列，其中单个激光冷却原子离子被存储、分离、穿梭和交换。阱的几何形状由两个线性射频离子阱部分组成，这两个部分以90度角连接以形成T形结构。我们穿梭的T-结的角落周围的单个离子和交换的位置，两个结晶的离子使用电压序列设计，以适应非平凡的电位附近的结。该系统实现了对多离子的全二维控制，这对于实现可扩展的离子阱量子计算和量子网络具有重要意义。
2005-08-13 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
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
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
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 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
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
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
Precision spectral manipulation of optical pulses using a coherent photon echo memory
光子回波方案是高效率相干光存储器的优秀候选方案。它们能够进行高带宽的多脉冲存储、脉冲重排序，并且在理论上已被证明与量子信息应用兼容。一种特定的光子回波方案是梯度回波存储器（GEM）。在该系统中，在光传播方向上诱导原子频率梯度，导致光谱沿着存储介质的长度的傅立叶分解。这种傅立叶编码允许对存储的光进行精确的光谱操作。在这封信中，我们展示了使用GEM的光脉冲的频移、光谱压缩、光谱分裂和精细色散控制。
2010-03-25 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
Multipulse storage and manipulation via solitonic solutions
利用单孤子达布变换和非线性叠加原理计算了$Λ$系统的Maxwell-Bloch方程的解。这些允许通过注入子顺序脉冲在介质的基态的相干性中完全控制由信号脉冲（借助于辅助控制脉冲）沉积的信息。此外，我们研究了两个信号脉冲的编码和它们的操纵控制脉冲，并表明，多脉冲存储和控制是可能的，只要通过编码的信号脉冲的印记是充分分离的。
2016-05-13 nlin.PS quant-ph
Multiplexed storage and real-time manipulation based on a multiple-degree-of-freedom quantum memory
量子态与物质系统的忠实存储和相干操作使得基于量子中继器的大规模量子网络的构建成为可能。为了实现有用的通信速率，将需要高度多模量子存储器来构建多路复用量子中继器。在这里，我们提出了第一个演示的按需存储轨道角动量态与弱相干脉冲在单光子水平的稀土离子掺杂晶体。通过将空间自由度与时间和光谱自由度相结合，我们创建了具有高多模容量的多自由度存储器。该器件可以作为一个具有高保真度的量子模式转换器，这是构建多路复用量子中继器的基本要求。该装置还使得能够实时地对空间四元组编码的光子脉冲进行基本上任意的光谱和时间操纵。因此，开发的量子存储器可以作为可扩展的光子量子信息处理架构的构建块。
2018-09-05 physics.optics 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
Fast, low-power manipulation of spin ensembles in superconducting microresonators
我们演示了使用高Q超导共面波导（CPW）微谐振器进行快速操纵随机分布的自旋系综使用非常低的微波功率（400 nW）。这种功率与稀释制冷机兼容，使得自旋系综的微波操纵对于量子计算应用是可行的。我们还描述了使用绝热微波脉冲，以克服微波磁场（$B_{1}$）固有的CPW谐振器的不均匀性。这允许对随机分布的自旋系综进行均匀控制。报告的灵敏度数据显示了对$10^{7}$自旋或$3 \times 10^{4}$自旋/ $\sqrt{Hz}$（带平均值）的Single Shot（无信号平均值）灵敏度。
2014-05-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherence rephasing combined with spin-wave storage using chirped control pulses
基于光子回波的光量子存储方案通常采用中间步骤将光相干态转换为自旋相干态以获得更长的存储时间。我们分析了一个方案，使用三个相同的啁啾控制脉冲的相干重定相在一个非均匀加宽的三能级$Λ$系统的系综。脉冲诱导的绝热制度中的原子布居的循环排列。由信号脉冲产生的光相干性在中间时间间隔被存储为自旋相干性，并且当系综返回到初始状态时被重新定相以用于回波发射。当介质被反转时，在可能的部分重新定相期间的回波发射可以通过适当选择控制脉冲波矢量来抑制。我们表明，该计划的工作在一个光学密集的合奏，尽管在传播过程中控制脉冲失真。它方便地集成到存储方案的基础上的原子相干态的第二次重新定相的自旋波存储步骤。
2014-05-04 quant-ph
Quantum storage and manipulation of heralded single photons in atomic quantum memories
我们展示了在基于电磁感应透明的原子量子存储器中，来自腔增强自发参量下转换（SPDC）源的窄带预示单光子的存储和操纵。我们发现，非经典的相关性之间的预示和检索的光子存储过程后保存。通过在反演过程中改变耦合场的强度，我们进一步证明了单光子的波形或带宽可以被操纵，甚至可以增强光子对之间的非经典关联。与以前的工作不同，我们的SPDC源是单模的频率，这不仅减少了实验的复杂性所产生的外部滤波，但也增加了有用的光子产生率。我们的结果可以很容易地放大，从而为未来实现大规模应用在量子信息处理奠定了基础。
2019-07-12 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Coherent photon manipulation in interacting atomic ensembles
在冷原子气体中，光子与里德伯激发的耦合在单个光量子的水平上产生了前所未有的大的光学非线性，其中附近暗态极化激元的形成被里德伯原子之间的强相互作用阻挡。然而，这种阻断机制实现了固有的耗散非线性，这限制了实际应用的性能。在这项工作中，我们提出了一种新的方法，通过一个很大程度上相干的机制，大大抑制光子损失的强光子相互作用。而不是一个极化激元封锁，它是基于不同类型的暗态极化激元与不同的传播特性之间的相互作用引起的转换。我们概述了这种方法的具体实施，并表明，它允许把一个单一的光子变成一个有效的镜子，具有强大的和连续可调的反射相位。我们描述了潜在的应用，包括详细讨论可实现的操作系统。
2017-02-13 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
Storage and Manipulation of Light Using a Raman Gradient Echo Process
梯度回波存储（GEM）方案有可能成为一种合适的光量子信息存储和检索协议。本文综述了利用拉曼耦合在三能级原子系综的基态存储信息的$Λ$ -GEM方法的性质。该方案是通用的，因为它可以存储和重新排序多个光脉冲。到目前为止，这个方案已经使用热铷气体电池实现。有不同的现象可以影响这些原子系统的性能。我们调查原子运动和四波混频的影响，目前的实验表明寄生四波混频可以减轻。我们还使用的内存来证明脉冲形状的保存和脉冲的向后检索。
2012-03-29 physics.atom-ph 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
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
Robust microwave cavity control for NV ensemble manipulation
针对微波腔操控NV系综时外部控制与腔内场不一致的问题，提出基于GRAPE的优化方法，生成鲁棒脉冲并集成到PulsePol序列，使失谐容忍度提升五倍。
2025-03-28 quant-ph
Geometric Manipulation of a Decoherence-Free Subspace in Atomic Ensembles
考虑了单模腔中具有$Λ$型能级结构的原子系综，提出了在该系统的量子Zeno子空间内的零能态子空间上相干操纵量子态的几何方案.我们发现，特定的子空间继承了量子芝诺子空间的消相干自由的性质，并具有一个受保护的退化，满足所有的条件，一个普遍的计划，任意酉操作。
2021-03-14 physics.atom-ph 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
Coherent storage and manipulation of broadband photons via dynamically controlled Autler-Townes splitting
光与物质的相干控制，使光信号的存储和操纵，是由电磁感应透明（EIT），这是一种量子干涉效应革命性的。对于诱导宽透明带的强电磁场，这种量子干涉消失，引起众所周知的奥特勒-汤斯分裂（ATS）现象。到目前为止，是否可以直接利用安非他明类兴奋剂进行一致控制，而不仅仅是“坏”的企业所得税，这是一个悬而未决的问题。在这里，我们建立了一个协议，表明动态控制的光吸收在ATS制度介导的相干存储和操作，这是固有的适合于高效的宽带量子存储器和处理设备。我们实验证明了这一协议的存储和操纵纳秒长的光脉冲通过集体自旋状态的激光冷却Rb原子高达微秒。此外，我们表明，我们的方法大大放宽了固有的技术要求，建立内存方案，使其适用于广泛的平台与应用程序的量子信息处理，高精度光谱学和计量学。
2017-10-24 physics.atom-ph physics.optics 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
Arbitrary Rotation of a Single Spinwave Qubit in an Atomic-Ensemble Quantum Memory
我们报告的第一个实验实现的单量子比特操纵存储在原子系综量子存储器中的单自旋波。为了实现高保真度的门操作，我们将受激拉曼跃迁和受控的拉莫尔旋进联合使用。我们用量子态层析术和量子过程层析术表征了门的性能，这两种方法都意味着已经实现了高保真度的操作。我们的工作补充了原子系综量子存储器的实验工具箱，增加了单量子比特操纵的能力，因此可能在未来的可扩展量子网络中有重要的应用。
2015-01-28 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
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
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
Optimization of photon storage fidelity in ordered atomic arrays
原子系综的一个主要应用包括光的量子存储器，其中光学状态可以根据需要可逆地转换为集体原子激发。存在一个众所周知的基本边界上的存储错误，当系综是由麦克斯韦-布洛赫方程的连续介质描述。然而，这种模型的有效性可以打破，在系统中，如密集的，有序的原子阵列，在发射的强烈干扰可以引起的现象，如亚辐射和“选择性”辐射。在这里，我们开发了一个一般的形式主义，发现最大的存储效率与离散的，已知的位置，和一个给定的空间模式，其中发送的光场的原子的集合。作为一个例子，我们应用这种技术来研究一个有限的二维正方形原子阵列。我们表明，这样的系统，使存储错误，如$\sim (\log N_\mathrm{a})^2/N_\mathrm{a}^2$，原子数$N_\mathrm{a}$的规模，而且，值得注意的是，一个阵列的只是$4 \times 4$原子原则上允许的效率与无序合奏光学深度约600。
2018-09-04 quant-ph
Quantum optical memory protocols in atomic ensembles
我们回顾了一系列的量子存储协议，旨在将光携带的量子信息存储到原子系综中。特别是，我们展示了如何一个简单的半经典形式主义允许深入了解各种内存协议，并突出它们之间的强类比。这些类比自然导致光存储协议分为两类，即光子回波和慢光存储。我们专注于存储和检索动力学作为一个关键步骤，映射到原子的激发光信息。最后，我们审查各种标准，适用于连续变量和光子计数测量技术，以证明这些存储器协议的量子性质。
2018-04-08 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
Measurement-based quantum computing with a spin ensemble coupled to a stripline cavity
最近，一种新的量子存储器被提出。存储介质是电子自旋的集合，耦合到带状线腔和辅助读出系统。理论研究表明，该系统应该能够在系综中存储大量量子比特，并且已经进行了实验概念验证。在这里，我们表明，这种最小的架构不仅限于存储，但实际上是能够通过采用基于测量的纠缠完整的量子处理。该技术似乎是非常强大的预期占主导地位的错误类型。关键的使能组件，即读出技术，非破坏性地确定“有n个光子在腔？”，已经在实验上实现了。
2012-02-01 quant-ph
Scheme for demonstrating Bell theorem in tripartite entanglement between atomic ensembles
我们提出了一个实验上可行的方案来证明量子非局域性，使用Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）和$W$纠缠原子系综产生的一个新的发展的方法基于激光操纵和{}单光子探测。
2002-09-01 quant-ph
Storage enhanced nonlinearities in a cold atomic Rydberg ensemble
电磁感应透明（EIT）与里德伯原子之间的非线性相互作用的结合提供了光子之间的有效相互作用。在本文中，我们研究了冷原子系综中作为集体里德伯原子激发的光脉冲的存储。通过测量存储的里德伯极化激元的动力学，我们实验证明，存储探测脉冲作为里德伯极化激元强烈增强里德伯介导的相互作用相比，慢传播的情况下。我们表明，该过程的特点是由两个时间尺度。在短的存储时间，我们观察到一个强大的增强的相互作用，由于减少的里德伯极化激元群速度下降到零。对于较长的存储时间，我们观察到一个进一步的，较弱的增强占主导地位的里德堡诱导的多粒子组件的状态的退相。在这个制度下，我们观察到的里德伯极化激元相干时间与输入光子数的非线性依赖。我们的研究结果在里德伯量子光学有直接的后果，并使强相互作用里德伯系统的新理论的测试。
2016-09-26 physics.atom-ph quant-ph
Quantum repeaters based on individual electron spins and nuclear-spin-ensemble memories in quantum dots
受最近量子点核自旋控制和操纵的发展的启发，我们提出了一个量子中继器方案，该方案结合了单个量子点电子自旋和核自旋系综，分别作为自旋光子接口和量子存储器。我们考虑使用低应变量子点嵌入高协同光学微腔。量子点核自旋系综允许纠缠态的长期存储，并且使用腔辅助门来执行预示的纠缠交换。我们强调了实现我们的量子中继器方案所需的量子点技术的进展，该方案承诺在长距离上建立高保真纠缠，其分布速率超过光子的直接传输。
2021-10-26 quant-ph
Light-induced fictitious magnetic fields for quantum storage in cold atomic ensembles
本文提出利用光诱导虚拟磁场延长冷原子系综量子存储器寿命，通过精确控制交流斯塔克位移的偏振、空间和时间特性补偿涨落与不均匀性，实现简单通用的量子存储方案。
2024-06-12 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Multi-mode storage and retrieval of microwave fields in a spin ensemble
微波频率下的量子存储器能够长时间存储多个超导量子比特的状态，是量子信息处理的关键元件。电子和核自旋是存储介质的自然候选者，因为它们的相干时间可以远高于一秒。受益于这些长的相干时间需要应用磁共振中使用的重聚焦技术，这是混合量子线路的主要挑战。在这里，我们报告了这样一个计划的第一个实施方案，在与超导量子比特技术兼容的设置中，使用金刚石中的氮空位（NV）中心耦合到超导谐振器的合奏。我们实现了主动复位的NV自旋到他们的基态的光泵和哈恩回波序列的重新聚焦。这使得多个微波脉冲的存储在微微瓦的水平和检索后，高达$35 μ$ s，三个数量级的改进相比，以前的实验。
2014-01-30 cond-mat.mes-hall 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
Coherent and Dynamic Beam Splitting based on Light Storage in Cold Atoms
我们提出了一种基于冷原子光存储的相干动态分束器。输入的弱激光脉冲首先通过电磁感应透明（EIT）存储在冷原子系综中。一组反向传播的控制场，在稍后的时间应用，检索存储的脉冲到两个输出空间模式。两个输出脉冲之间的高可见度干涉清楚地表明光束分裂过程是相干的。此外，通过操纵控制激光器，可以动态地控制输出脉冲的存储时间、功率分配比、相对相位和光频率。在这项工作中展示的有源分束器预计将显着减少光子量子信息和全光信息处理中的资源需求，因为单个冷原子系综可以在功能上取代各种光学元件，包括分束器，反射镜，移相器和光量子存储器。
2016-07-13 quant-ph
