Quantum storage and information transfer with superconducting qubits
从理论上设计了一种新的基于dcSQUID电荷量子比特的通用量子存储器件。与现有的存储方案相比，我们的计划的显着优势进行了分析。更令人瞩目的是，XY模型自旋相互作用的可控性首次在超导量子比特中得以实现，这在量子信息处理领域之外可能有更多潜在的应用。并阐述了实验的可行性。
2005-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum network transfer and storage with compact localized states induced by local symmetries
我们提出的调制协议，旨在产生，存储和传输紧凑的局域态的量子网络。由参数调谐或局部反射对称性引起的，这样的状态消失在完整系统的选定区域之外，因此是理想的信息存储。它们的创建和传输在这里通过幅度相位翻转或通过站点间耦合的最佳时间控制来实现。我们将这个概念应用到一个装饰，局部对称的Lieb格，其中一个子格是二聚化的，也证明了它更复杂的设置。该方法允许一个灵活的存储和转移的状态沿独立的路径在晶格支持平坦的能量带。所提出的通用网络和协议可以用于各种物理设置，例如原子或分子自旋晶格、光子波导阵列和声学设置。
2018-11-07 cond-mat.other quant-ph
Error-tolerant oblivious transfer in the noisy-storage model
本文利用熵不确定性关系，推导了在可信与不可信噪声并存下oblivious transfer安全性的紧致界限，解决了实验设备噪声可能被作弊者利用的安全隐患。
2023-09-08 quant-ph
Transfer and storage of vortex states in light and matter waves
我们利用超慢光和停止光技术，从理论上研究了原子玻色-爱因斯坦凝聚体与光脉冲之间的涡旋态转移。我们发现，耦合激光照射在旋转的具有涡旋晶格的二组分基态凝聚体上，产生了具有光学涡旋的探测激光场。我们还发现，光学涡旋态可以在原子超流体中稳定存储很长时间（>100 ms）。
2004-05-07 cond-mat.soft 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
Continuous-Variable Protocol for Oblivious Transfer in the Noisy-Storage Model
密码协议是我们信息社会的支柱。这包括两方协议，提供对不信任玩家的保护。这种协议可以从称为不经意传输的基本原语构建。我们提出并实验证明了第一个用于光学连续变量系统的不经意传输的量子协议，并在噪声存储模型下证明了其安全性。该模型允许通过发送比攻击者在协议期间可以可靠存储的更多的量子信号来建立安全性。的安全性证明是基于新的不确定性关系，我们推导出连续变量系统，不同的量子密钥分发中使用的。我们实验证明了所提出的不经意传输协议的各种信道损耗，使用纠缠双模压缩态测量平衡零差检测。我们的工作使任意两方量子密码协议的实现与连续变量通信系统。
2017-07-31 quant-ph
Rephasing efficiency of sequences of phased pulses in spin-echo and light-storage experiments
我们研究了用于自旋回波和电磁感应透明（EIT）光存储的相控脉冲序列的重相效率。我们推导出一个简单的理论模型，并表明，重相效率是非常敏感的相位的不完美的重相脉冲。对于自旋回波和EIT光存储，所获得的效率显著不同，这是由于EIT光存储之后的空间延迟相干相位。对于具有空间延迟的其他光存储协议或对于具有未知或未定义相位的集体量子态的重新定相，也预期类似的行为，例如，与单光子存储相关。我们证实了我们的理论模型的预测在Pr $^{3+}$：Y $_{2}$ SiO $_{5}$晶体的实验。
2018-12-27 quant-ph
An Experimental Implementation of Oblivious Transfer in the Noisy Storage Model
密码学在我们日常生活中的重要性在我们日益数字化的世界中继续增长。不经意传输（OT）一直是一个基本的和重要的密码原语，因为它是已知的，一般的两方密码任务可以从这个基本的构建块。在这里，我们展示了1-2随机不经意传输（ROT）协议的实验实现，通过在修改后的纠缠量子密钥分发系统中对偏振纠缠光子对进行测量，然后进行所有必要的经典后处理，包括单向纠错。我们在3分钟内成功交换了1，366位ROT字符串，并在噪声存储模型下进行了完整的安全分析，考虑了所有实验错误率和有限大小效应。这证明了使用当今量子技术实现安全的两方协议的可行性。
2014-05-18 quant-ph
Reversible quantum optical data storage based on resonant Raman optical field excited spin coherence
提出了一种利用共振拉曼场激发的自旋相干性实现可逆量子光存储的方法，其中自旋相干性存储在非均匀加宽的自旋系综中。与光子回波方法不同，本技术使用2 π拉曼光学再定相脉冲，并且可以利用多模（并行）光学信道，其中多模访问对全光和量子信息处理都有很大的益处。
2008-07-02 quant-ph
Light storage for one second at room temperature
光存储，光子到物质长寿命状态的受控和可逆映射[1]，使光量子网络具有存储能力[2-6]。主要的存储介质是温暖的碱性气体，因为它们具有强的光学耦合和长寿命的自旋状态[7，8]。在稠密气体中，随机原子碰撞主导自旋相干的寿命，将存储时间限制在几毫秒[9，10]。在这里，我们提出并实验证明了一种存储方案，是不敏感的自旋交换碰撞，从而使长时间的存储时间在高原子密度。这种独特的性质是通过将光场映射到自旋态的无退相干子空间内的自旋取向上来实现的。我们报告的记录存储时间为1秒的铯蒸气，100倍的改进，现有的存储方案。此外，我们的方案为使用稀有气体核自旋的长达一小时的量子存储器奠定了基础。
2017-12-15 quant-ph
High fidelity transfer and storage of photon states in a single nuclear spin
构建用于长距离量子通信的量子中继器网络需要光子和量子寄存器，所述量子寄存器包括用于与光相互作用的量子位、良好的存储能力和用于存储和操纵光子的处理量子位。在这里，我们展示了一个关键步骤，光子在单个固态核自旋量子比特中的相干传输，平均保真度为98%，存储时间超过10秒。存储过程是通过将光子相干转移到金刚石中氮空位中心的纠缠电子核自旋态来实现的，通过高保真度单次读出电子自旋态来证实。存储的光子状态对重复的光学写入操作是鲁棒的，这是中继器节点所需的。这里展示的光子-电子自旋界面和核自旋存储器构成了迈向实用量子网络的重要一步，并且令人惊讶地也为光子量子计算的新型纠缠光子源铺平了道路。
2016-01-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Atomic frequency comb memory with spin wave storage in 153Eu3+:Y2SiO5
153 Eu 3+：Y2 SiO 5是一种非常有吸引力的候选者，因为它具有长的自旋相干时间（~15 ms）、相对大的超精细分裂（100 MHz）和窄的光学均匀线宽（~100 Hz），因此可以作为长寿命、多模量子存储器的候选者。在这里，我们展示了一个原子频率梳存储器与自旋波存储在一个有前途的材料153 Eu 3+：Y2 SiO 5，达到存储时间略超过10 μs。我们还测量了153 Eu ~（3+）：Y_2SiO_5的非均匀自旋线宽，发现其为69 \pm 3 kHz。这些结果代表了实现长寿命多模固态量子存储器的又一步。
2012-02-20 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
Coherent Storage of Temporally Multimode Light Using a Spin-Wave Atomic Frequency Comb Memory
我们报告的相干和多时间模式存储的光使用全原子频率梳存储方案。该方案涉及转移的光学原子激发Pr3+：Y2SiO5自旋波在超精细水平使用强单频转移脉冲。使用该方案，总共5个时间模式被存储并按需从存储器中调用。的一致性的存储和检索的特征在于使用时间箱干扰测量，导致在vibration高于80%，独立的存储时间。这种相干多模自旋波存储器有望成为光的量子存储器。
2013-01-14 quant-ph
Device-Independent Oblivious Transfer from the Bounded-Quantum-Storage-Model and Computational Assumptions
提出一种基于有界量子存储和计算假设的设备无关不经意传输协议，通过单设备自测试实现设备无关性，放宽非通信假设且具有永恒安全性。
2023-05-02 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
Radiative Polarization, Computer Algorithms and Spin Matching in Electron Storage Rings
我们提出了一套笔记，旨在快速参考，辐射自旋极化，计算机算法和自旋匹配的电子储存环。
2017-11-06 physics.acc-ph physics.class-ph 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
Long-term spin state storage using ancilla charge memories
我们阐明共聚焦显微镜和电子自旋共振实现自旋-电荷转换在一个小的合奏氮空位（NV）中心在散装金刚石，并证明电荷转换的NV自旋状态的条件下相邻的缺陷。在此基础上，我们通过综合测量显示了时间分辨的NV自旋操纵和辅助电荷辅助的NV自旋态检测。我们的研究结果暗示了在寻找增强形式的基于颜色中心的计量和信息处理到单个点缺陷的限制有趣的机会。
2020-03-29 quant-ph
Manipulation and storage of optical field and atomic ensemble quantum states
我们研究如何在光场和原子系综之间有效地操纵和存储量子信息。我们展示了如何使用各种非耗散转移方案将压缩真空态或纠缠态等量子态转移和存储到原子系综的长寿命基态自旋中。
2004-07-28 quant-ph
Cluster of Dipolar Coupled Spins as a Quantum Memory Storage
可以操纵耦合自旋1/2的集群的自旋动力学以存储和处理大量信息。一种新型的动态响应使得激发相干长寿命信号成为可能，这些信号可用于与介观量子系统交换信息。本文给出了一个液晶分子的19个质子自旋系统的实验演示。
2002-02-06 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
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
Spin wave based quantum storage of electronic spin with a ring array of nuclear spins
提出了一种基于固态的电子自旋量子比特通用存储协议。该方案中的量子存储器是量子点中原子核环形阵列中的自旋波激发。我们证明了电子自旋的任意态所携带的量子信息可以相干地映射到自旋波激发或磁振子态上。通过适当的外部控制，可以可逆地读出存储在量子存储器中的量子态。我们还详细讨论了由于电子自旋与核自旋之间的非均匀耦合而引起的量子退相干机制。
2006-04-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity-enhanced storage in an optical spin-wave memory
我们报告的实验演示的光学自旋波存储器，原子频率梳（AFC）计划的基础上，存储效率大大提高了光学腔。该腔是低精细度，但在阻抗匹配制度，以实现高吸收，在我们的本质上低吸收的Eu 3+：Y2SiO5晶体。对于存储的光脉冲作为光激励（AFC回波），我们达到53%和28%的效率为2和10微秒的延迟，分别。对于一个完整的AFC自旋波存储器，我们达到了12%的效率，包括自旋波退相，这是一个12倍的增加，相对于以前的结果在这种材料。这一结果是在量子中继器和量子网络的背景下，实现基于自旋波的高效和长寿命量子存储器目标的重要一步。
2014-04-14 quant-ph
Spin transport, spin diffusion and Bloch equations in electron storage rings
我们展示了如何从储存环中发射同步辐射的电子的Fokker-Planck方程出发，构造相应的自旋运动方程。这是一个布洛赫型的偏振密度方程。
1999-05-31 cond-mat physics.acc-ph physics.class-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
Spin Wave Storage using Chirped Control Fields in Atomic Frequency Comb based Quantum Memory
已经表明，非均匀加宽的光学跃迁成形为原子频率梳，可以存储大量的时间模式的电磁场在单光子水平，而不需要增加的存储材料的光学深度。光模式的读出是有效的，这要归功于类似于光子回波型技术的光波长相干性的重新定相，并且重新发射时间由梳状结构给出。对于按需读出和长存储时间，使用两个控制场将光学相干性来回转换为自旋波。本文详细分析了基于啁啾绝热控制场的自旋波存储。特别是，我们验证了啁啾场需要比$π$ -脉冲明显更弱的强度。付出的代价是多模存储容量的减少，我们量化与掺杂稀土金属离子的固体相关的现实材料参数。
2010-08-13 quant-ph
Entanglement Creation and Storage in Two Qubits Coupling to an Anisotropic Heisenberg Spin Chain
研究了两个自旋量子比特同时耦合到各向异性海森堡XXZ自旋链环境中时纠缠度的时间演化。如果磁场大于临界值，则可以产生两个自旋量子比特的纠缠，并且纠缠是时间的周期函数。如果两个自旋量子比特处于Bell态，即使在磁场很大的情况下，纠缠也可以以相对大的值存储。
2010-06-15 quant-ph
Composable Security in the Bounded-Quantum-Storage Model
我们提出了一个简化的框架，证明顺序的可组合性在量子设置。特别是，我们给出了一个新的，基于模拟的，在有界量子存储模型的安全性的定义，并表明，这个定义允许顺序组成的协议。Damgard等人（FOCS '05，WPTO'07）展示了如何在有界量子存储模型中安全地实现比特承诺和不经意传输，其中对手只允许存储有限数量的量子比特。然而，他们的安全定义仅适用于独立设置，并且不清楚他们的协议是否可以组合。事实上，我们首先给出了一个简单的攻击，表明这些协议是不可组合的，没有一个小的改进模型。最后，我们证明了他们的随机不经意传输协议在我们的改进模型的安全性。不经意传输和比特提交的安全实现，然后很容易遵循一个（经典的）减少随机不经意传输。
2007-09-04 cs.CR 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
Ultralong Efficient Photon Storage Using Optical Locking
在过去的十年里，量子存储器已经被广泛研究，以用于量子信息和使用原子和离子系综的通信的潜在应用。随着多模存储能力在量子存储器中的重要性，光学介质的可逆非均匀加宽的按需控制近来已被广泛研究。然而，这些研究中的光子存储时间仍然太短，无法应用于长距离量子通信。本文提出了一种新的自旋布居数衰减相关的超长光子存储方法，它的自旋布居数衰减时间比传统的自旋相位衰减时间的限制长几个数量级。
2010-08-31 quant-ph
I. Electron and Proton Spin Polarisation in Storage Rings ---an Introduction
这篇文章对储存环中电子和质子的自旋极化理论作了统一的介绍，并为我在蒙特雷所作的四次演讲的书面版本提供了一个共同的出发点
1999-01-22 physics.acc-ph physics.class-ph quant-ph
Robust Cryptography in the Noisy-Quantum-Storage Model
在[WST 08]中表明，可以基于量子比特的量子存储是噪声的假设来实现加密原语。在这项工作中，我们分析了一个协议的普遍任务，可以实现使用量子密钥分发（QKD）硬件在实际环境中，诚实的参与者无法执行无噪声操作的不经意传输。我们推导出存储噪声量、诚实参与者执行的操作中的噪声量和不经意传输的安全性之间的权衡，与[WST 08]中的结果相比，这些结果大大提高。作为一个例子，我们表明，对于存储中的去极化噪声的情况下，我们可以获得安全的不经意传输，只要量子误码率的信道不超过11%，信道上的噪声是严格小于量子存储噪声。这对于所考虑的协议是最佳的。最后，我们表明，我们的分析很容易进行到量子协议的安全识别。
2009-09-09 quant-ph
Coherent storage of microwave excitations in rare-earth nuclear spins
计算机的各种元件之间的接口-从存储器到处理器再到远程通信-对于量子计算机来说将与今天的经典计算机一样重要。顺磁性稀土掺杂晶体，如Nd $^{3+}$：Y $_2$ SiO $_5$（YSO），是这种量子界面的优秀候选者：已知它们表现出长的光学相干寿命（用于通过光子进行通信），具有核自旋（存储器），并且另外具有可以提供与超导量子位的混合耦合（处理）的电子自旋。在这里，我们研究了这三个元素中的两个，展示了在Nd $^{3+}$：YSO中电子和$^{145}$ Nd核自旋态之间的相干存储和恢复。我们发现核自旋相干时间可以达到9毫秒在$\approx 5$ K，约两个数量级以上的电子自旋相干，而量子态和存储/检索操作的过程层析成像显示的平均状态保真度为0.86。在较低温度和更均匀的射频激发下，预期时间和结晶度将进一步改善。
2014-12-23 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
Demonstration of atomic frequency comb memory for light with spin-wave storage
我们在掺镨晶体中进行了光存储实验，光被映射到一个非均匀加宽的原子频率梳的光跃迁上，光被吸收后，通过控制脉冲将光激发转换为自旋波激发。第二控制脉冲通过将自旋波激发重新转换为光学激发来读取存储器（按需），其中梳状结构引起偶极矩的光子回波型重新定相和光的定向恢复。这种光子回波和自旋波存储的结合使我们能够存储亚微秒（450 ns）脉冲长达20微秒。该方案具有很高的潜力，存储多个时间模式在单光子制度，这是一个重要的资源，为未来的长距离量子通信的基础上量子中继器。
2010-02-11 quant-ph
On-demand control of photon echoes far exceeding the spin coherence constraint via coherence swapping between optical and spin transitions
在传统的受激（三脉冲）光子回波中，利用按需相干转换，在掺稀土Pr ~（3+）的Y_2SiO_5中观察到了超长、超高效的光子存储，存储时间延长了几个数量级，恢复效率提高了50倍。与应用于双脉冲光子回波的相同方法进行重定相停止相比，在受激光子回波中使用光谱光栅提供了光学和自旋状态之间的相位无关的相干转换。最终实现了一个超长的自旋布居衰变相关的光子存储协议，通过应用光学锁定的光谱光栅在传统的受激光子回波。目前在光子存储时间和检索效率方面的突破为利用量子中继器进行长距离量子通信打开了大门。
2010-10-23 quant-ph
Phase Locked Photon Echoes for Extended Storage Time
我们报告了一个量子光存储时间延长的近完美光子回波协议，通过一个辅助的自旋状态，相位锁定的方法作为一个有条件的停止器的重定相过程，从而延长存储时间所确定的自旋退相过程。近乎完美的检索效率归功于相位共轭方案，该方案在处理量子图像时提供了像差校正的重要好处。
2009-12-07 quant-ph
Storage of spin squeezing in a two-component Bose-Einstein condensate
研究了在两组分玻色-爱因斯坦凝聚体中自旋压缩的有效控制，即在自旋压缩出现最大值时快速关闭外场。我们表明，自旋波动的强烈减少可以在很长一段时间内保持在几乎固定的方向上。我们明确地解释了基本的物理现象，并给出了最大压缩时间的解析表达式。
2007-09-30 cond-mat.other 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
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
Multimode storage of quantum microwave fields in electron spins over 100 ms
长寿命多模量子位寄存器是用于模块化量子计算架构的使能技术。为了与超导量子比特接口，这样的量子存储器应该能够在单光子水平上长时间存储传入的量子微波场，并按需检索它们。在这里，我们证明了部分吸收的训练弱微波场的铋施主自旋硅，他们的存储为100毫秒的合奏，和他们的检索，使用哈恩回波协议。长的存储时间是通过在一个时钟转换偏置铋施主。相位相干性和量子统计被保存在存储器中。
2020-05-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Pulse propagation, population transfer and light storage in five-level media
在双光子失谐量为零的条件下，研究了五能级原子系统及其介质与四个短脉冲激光的绝热相互作用。我们推导出系统的哈密顿量的本征值的解析表达式，并确定了原子和介质的绝热性条件。我们详细分析了系统的行为时，本征值与非零能量实现。与通常的五能级系统的暗态（对应于零本征值）不同，它是三个态的叠加，在我们的情况下，四个态的叠加确实起作用。然而，这种看似不利的情况下，证明完全模仿一个三能级系统不仅是一个单一的原子，而且在介质中，因为传播方程也分为三个和两个级别的媒体分开。结果表明，在一定条件下，在三能级介质中观察到的所有相干效应，如粒子数转移、光慢化、光存储等，在五能级介质中都可以有效地实现。这具有一个重要的优点，即光存储可以在同一介质中执行两次，即，可以存储第二脉冲，而不检索第一脉冲，然后可以以任何期望的顺序检索两个脉冲。
2015-01-13 physics.optics quant-ph
Room-temperature high-speed nuclear-spin quantum memory in diamond
量子存储器提供量子信息的中间存储，直到量子算法或量子通信过程的下一步骤需要它为止。因此，相关的品质因数是信息写入和检索的保真度、存储时间以及读写过程的速度。在这里，我们提出的实验数据组成的一个单一的$^{13}$ C核自旋的氮空位（NV）中心的金刚石的电子自旋强烈耦合的量子存储器。最近邻碳的强超精细相互作用导致寄存器量子位和存储器量子位之间的传输时间为300 ns，写入-存储-读取周期的总体保真度为88%。所观察到的存储时间为3.3 ms，似乎受到电子自旋的T $_1$弛豫的限制。我们讨论了一种可能的方案，可以延长存储时间超过这个限制。
2013-01-03 quant-ph
Long-lived telecom-heralded single-photon storage in an absorptive spin-rephased quantum memory
ICFO - Institut de Ciències Fotòniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（光子科学研究所，巴塞罗那科学技术研究院）；ICREA – Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats（加泰罗尼亚高级研究学院）
本研究在掺 Pr³⁺:Y₂SiO₅ 量子存储器中，通过原子频率梳自旋波协议结合 XY4 自旋复相序列，实现了电信 herald 单光子的长寿命非经典存储，为可扩展长距离量子中继链路奠定了重要基础。
2026-09-03 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
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
Heralded Storage of a Photonic Quantum Bit in a Single Atom
结合腔量子电动力学、量子测量和量子反馈技术，我们实现了光子到单个原子的偏振量子比特的转移，效率为39%，保真度为86%。相反的过程，即量子比特从原子转移到给定的光子上，被证明具有88%的保真度和高达69%的估计效率。与以前基于双光子干涉的工作相比，我们的方案对光子到达时间抖动具有鲁棒性，并且实现了更高的效率。因此，它是实现长距离量子网络的关键一步。
2015-06-02 quant-ph
Information storage capacity of discrete spin systems
理解物理系统信息存储容量的限制是一个具有基础和实际意义的问题，它连接着物理学和信息科学。有一个众所周知的上限上的信息量，可以可靠地存储在一个给定的体积的离散自旋系统，支持的间隙本地哈密顿。然而，所有先前已知的系统都远低于这个理论界限，并且是否存在使这个界限饱和的带隙自旋系统仍然是开放的。在这里，我们提出了一个建设的自旋系统饱和这个理论极限渐近借用的想法从分形性质所产生的谢尔宾斯基三角形。我们的构造不仅提供了最好的经典纠错码，这是物理上可实现的能量基空间的有缺口的挫折自由哈密顿，但也是一个新的研究途径相关的自旋相位与分形自旋配置。
2012-12-24 cond-mat.str-el cs.IT math-ph
Enhancing capacity of coherent optical information storage and transfer in a Bose-Einstein condensate
研究了原子玻色-爱因斯坦凝聚体的相干光信息存储能力。通过考虑群速度色散，将原子云中的慢光传输理论推广到短脉冲区域。结果表明，在特定的耦合激光功率，温度和原子间相互作用强度的凝聚体中的存储脉冲的数量可以进行优化。采用有效均匀密度区近似，对半理想模型的凝结体进行了解析计算。还进行了详细的数值模拟。研究发现，凝结体的轴向密度分布可以保护脉冲不受群速度色散的影响。此外，考虑到凝聚体的有限径向尺寸，研究了多模光在原子玻色-爱因斯坦凝聚体中的传输。得到了凝聚体所能支持的模数，并确定了单模条件与实验参数的函数关系，这些参数包括阱尺寸、温度、凝聚体数密度和散射长度。提出了一种增强多模光传输效应的量子相干原子-光相互作用方案。
2007-01-18 cond-mat.other quant-ph
Generation and storage of spin squeezing via learning-assisted optimal control
自旋压缩的产生和存储是量子精密测量中一个引人注目的课题，也是量子力学的基础。实现自旋压缩的主要模型是单轴扭转模型和双轴扭转模型。在这里，我们考虑一个集体自旋系统耦合到玻色子场，并表明适当的常量值控制在这个模型中可以模拟这两个模型的动力学行为。更有趣的是，当控制是时变的时，可以获得更好的挤压性能，这是通过强化学习算法产生的。然而，如果涉及集体噪声，则该优点变得有限。为了解决这个问题，我们提出了一个四步策略，用于构建一种新型的组合控制，其中包括定值和时变控制，但在不同的时间间隔进行。与完全时变控制相比，组合控制不仅给出了随时间推移的压缩参数的可比较的最小值，而且还提供了更好的寿命和更大的压缩总量。此外，幅值形式的组合控制比全时变控制更简单和更稳定。因此，我们的方案是非常有希望在实际应用中，以提高压缩的产生和存储性能。
2021-02-26 quant-ph
Stark control of solid-state quantum memory with spin-wave storage
用于量子通信的量子存储器需要能够长时间存储光子，然后根据需要释放它们。这可以在基于原子频率梳系综的量子存储器中通过将激发转移到长寿命自旋态和从长寿命自旋态转移激发的控制脉冲来实现。然而，这样的脉冲可以引起相干和不相干的噪声，由于它们与存储器合奏的相互作用。在这篇文章中，我们通过实验证明了在自旋波量子存储器中，利用稀土离子掺杂晶体中的线性斯塔克效应，能够在回波发射期间关闭来自此类控制脉冲的相干噪声。通过施加电场脉冲，在第一自旋转移脉冲之前相干地切断回波发射，并且仅当施加光学召回脉冲和重新定相电脉冲时才恢复存储的数据脉冲，从而对期望的和不期望的发射都给予高度的控制。我们估计这种技术的有效性关闭一个狭窄的离子系综的自由感应衰减。因此，该技术可以通过猝灭由强控制脉冲产生的相干光辐射来改善单光子水平下的自旋波存储的噪声性能。这里演示的方法表示的自旋波存储方案可以与斯塔克控制相结合的原理证明。组合方案作为可用于实现完整版本的量子中继器的技术工具箱的补充。
2022-11-30 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
