基于光子回声技术的光量子信息固态存储研究

光量子信息存储是构建量子中继器实现量子通讯网络化的基础，也是衔接量子通讯和量子计算的关键。目前，已有多种光量子存储方案被提出。其中，光子回声技术因其能够在固态体系中对光量子态实施高效和高保真度存储而异军突起，发展迅猛。本项目将在该领域展开两方面的研究：（1）建立具体的基于稀土离子掺杂固态体系的物理模型，对基于光子回声的光量子固态存储技术的具体物理存储过程进行分析和计算，考虑诸如离子掺杂浓度、介质尺度、离子跃迁频谱分布等具体物理因素对存储品质的影响，由此寻求新的相干调控方案，旨在简化存储过程、提高存储效率、增长存储时间；（2）对目前尚未进行深入研究但是与实际应用关系密切的多模、压缩、纠缠等光场的存储进行研究，具体考虑存储过程对光量子态的相对相位、压缩度、纠缠度等具体参量的影响，力求得到实验上切实可行的方案,为其在量子信息中的实用化做准备。

光量子信息存储是量子信息学研究重点之一，它既是实现量子通讯网络化的基础，也是衔接量子通讯和量子计算的关键。本项目围绕着光量子态存储中的存储效率、存储时间、存储保真度这些重要问题对光子回声光量子存储技术展开了研究，取得了一系列有特色的成果，主要包括两方面内容：(1) 光子回声光量子存储技术物理操控过程的研究与优化，(2) 光子回声光量子存储技术应用的具体问题研究。.在第一方面，首先给出了原子初始分布与存储时间具体的竞争关系，为存储过程的最优化提供了理论指导；然后研究了光学腔中光子回声存储技术的存储过程，找到了相位匹配条件，实现了在较小的光学深度下达到效率接近100%的存储。.在第二方面，研究了基于光子回声技术的光场压缩态的存储，发现和证明了光子回声技术在存储连续变量量子态方面有着上佳的表现；同时探索了原子系综体系在非经典态产生与调控方面的应用。