[发明专利]量子存储装置

说明书

本公开提供了一种量子存储装置，应用于量子信息技术领域，包括：光发生单元，用于分别产生所述存储单元和所述滤波单元所需的泵浦光，以及，待存储的信号光子，并将所述存储单元所需的泵浦光和所述信号光子输出给所述存储单元，将所述滤波单元所需的泵浦光输出给所述滤波单元；存储单元，用于根据所述存储单元所需的泵浦光实现泵浦，并在脉冲作用下，将所述信号光子存储并传输给所述滤波单元；滤波单元，用于根据所述滤波单元所需的泵浦光实现泵浦，并对所述信号光子进行滤波。

技术领域

本申请涉及量子信息技术领域，尤其涉及一种量子存储装置。

背景技术

自由空间和光纤在传输光子时会不可避免地产生损耗，即使光波长在通讯波段1550nm附近(光纤中损耗最小)，也难以完成光子信息的长程传输。要想进行数百公里以上的量子通信，量子中继是一种可行的方案，它基于量子存储器以及量子纠缠交换，从短程纠缠中制备出远程纠缠。量子存储器作为量子中继的核心部件，它需要高保真地保护输入光子的量子态。如果存储过程中引入过多的噪声会大大降低存储的保真度，导致无法满足量子中继的应用需求。光子回波是一种十分简便的光存储方案，但是由于重聚相(rephasing)过程导致的布局数反转使得大量的自发辐射光子污染输入量子态，因此无法实现单光子量子态存储。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种量子存储装置，可解决上述存储噪声问题。

为实现上述目的，本申请实施例提供一种量子存储装置，包括：

存储单元、光发生单元和滤波单元；

所述光发生单元，用于分别产生所述存储单元和所述滤波单元所需的泵浦光，以及，待存储的信号光子，并将所述存储单元所需的泵浦光和所述信号光子输出给所述存储单元，将所述滤波单元所需的泵浦光输出给所述滤波单元；

所述存储单元，用于根据所述存储单元所需的泵浦光实现泵浦，并在脉冲作用下，将所述信号光子存储并传输给所述滤波单元；

所述滤波单元，用于根据所述滤波单元所需的泵浦光实现泵浦，并对所述信号光子进行滤波。

可选的，所述光发生单元包括：激光器、第一声光调制器、第二声光调制器、第三声光调制器；

所述激光器，用于产生线宽为100kHz以下的激光；

所述第一声光调制器122，用于根据所述激光，调制出所述存储单元所需的泵浦光，以及，第一π脉冲、第二π脉冲、第三π脉冲和第四π脉冲，并依次将所述第一π脉冲、第二π脉冲、第三π脉冲和第四π脉冲输出给所述存储单元；

所述第二声光调制器，用于根据所述激光，调制出所述待存储的信号光子，并将所述信号光子输出给所述存储单元，在所述第一π脉冲、第二π脉冲、第三π脉冲和第四π脉冲的作用下存储所述信号光子并输出给所述滤波单元；

所述第三声光调制器，用于根据所述激光，调制出所述滤波单元所需的泵浦光，并将所述滤波单元所需的泵浦光输出给所述滤波单元。

可选的，所述存储单元的能级由低到高至少包括第一基态、第二基态、第三基态、第一激发态、第二激发态、第三激发态；

所述第一π脉冲与所述第二基态和所述第三激发态跃迁共振；

所述第二π脉冲与所述第三基态和所述第二激发态跃迁共振；

所述第三π脉冲与所述第三基态和所述第二激发态跃迁共振；

所述第四π脉冲与所述第二基态和所述第三激发态跃迁共振；

所述信号光子与所述第三基态和所述第三激发态跃迁共振。

可选的，所述滤波单元包括：单模光纤、滤波片、声光调制器开关、滤波晶体；