科學技術大學郭光燦士團隊在量子網絡核心器件上取得重要突破。該團隊李傳鋒、上海上自儀轉速表廠周宗權研究組基于創新的“阻抗匹配微腔”量子存儲架構，研制出效率高達80.3%、體積僅4×10?? mm3的固態量子存儲器，效率創世界紀錄，且體積較現有器件縮小上千倍。該成果2月11日發表在國際學術期刊《自然·光子學》。

  光量子存儲器是構建量子中繼和未來量子互聯網的核心器件，直接決定量子網絡的規模與速率。其中，上自儀自動化儀表廠50%的存儲效率被稱為“非克隆界限”，過這一界限意味著可利用的光子多于丟失的光子，是器件邁向實際應用的關鍵閾值。在以往研究中，為了實現高存儲效率，研究人員普遍依賴增大介質尺寸來增強光吸收能力，導致器件體積龐大(0.1 mm3-10? mm3量級)，制約了其規模化集成與應用。

  面對這一挑戰，科大團隊獨辟蹊徑，構建了基于“阻抗匹配微腔”的全新量子存儲架構。上海自儀九廠研究團隊基于摻銪硅酸釔晶體設計了兩種*的微腔增強量子存儲器：一種是利用激光在晶體內部雕刻光波導，鍍膜形成波導腔；另一種則將晶體薄膜耦合開放式的光纖微腔。

  新躍儀表電位器該架構的創新之處在于摒棄了傳統的“以體積換性能”思路，而是通過微腔的光干涉效應實現對光子的*吸收。當微腔透過率與稀土離子吸收率相等(即阻抗匹配)時，僅需200微米厚的晶體薄膜即可近乎*地捕獲單個光子。這一尺寸與頭發絲的直徑相當，紅旗儀表有限公司整個存儲裝置的體積僅4×10-5mm3。該微型量子存儲裝置*終實現了80.3%的單光子存儲效率，并且在突破50%效率閾值的條件下，實現了20個時間模式的并行存儲。

  該成果一舉打破保持了16年的固態量子存儲效率世界紀錄(69%)，并同步將器件體積縮小上千倍，*解決了長期以來“高效率”與“小體積”難以兼得的技術難題。這為實現高速量子中繼、大容量可移動存儲及規模化量子網絡奠定了關鍵基礎。審稿人對此給予高度評價：“Both cavity-enhanced memory efficiencies exceeded the 50% no-cloning threshold, representing a www.shyb9.com/major milestone in integrated photonic quantum memories. These results set a new bar for photonic /www.zghq5.com/quantum memory technology, especially in a small device form factor enabling scalable manufacturing and high memory capacity.”(兩種腔增強存儲的效率都過了50%的非克隆界限，這是集成光量子存儲領域的重大里程碑。這一成果為光量子存儲技術樹立了新，其小型化的器件形態尤為關鍵，為規模化制造與大容量存儲奠定了基礎。)”。“While they achieve r/www.shyb9.com/ecord efficiencies…they www.shzy4.com/also demonstrate several essential and useful features, including the storage of non-classical light,www.shyb118.com/ temporal multiplexing, on/WWW.shhzy3.cndemand recall, and the possibility of spectral multiplexing, WWW.shSAIC.NET/with efficiencies higher than the 50 % threshold.”(他們不僅實現了破紀錄的存儲效率…還展示了多項關鍵而實用的功能，上海儀表九廠包括量子光場存儲、時域復用、按需讀取以及頻譜復用能力，且效率均高于50%閾值。)

  該成果由博士后靳明、博士生孟若然、劉肖副研究員完成光纖微腔存儲實驗，博士生劉沛希和朱天翔副研究員完成波導腔存儲實驗，博士后梁澎軍生長高質量摻銪硅酸釔晶體，張特任教授制備窄線寬量子光源。研究工作得到了合肥*實驗室、*自然科學基金委以及科學的資助。周宗權得到科學青年創新促進會*會員的資助。