量子中继可以解决光子信号在光纤内指数衰减的重大难题，是未来实现超远距离量子通信的重要途径之一。量子中继的核心是量子存储技术，近年来，量子存储的实验研究进展十分快，众多物理体系的存储指标都在不断进步。近日，CNMO了解到，中国科学技术大学郭光灿院士团队在长时间空间多模量子态存储方向取得新进展，科研团队利用磁场操控技术结合钟态制备的方法实现了基于冷原子系综的光子高维轨道角动量态的长时间存储。
据了解，由于冷原子系综具有集体增强效应以及光谱一致性，可以有效地存储光子的量子态，因此作为极具潜力的量子存储器介质而备受青睐。学术界的众多工作表明，将多模存储器布局到量子网络中，能大幅度提高信道容量，因此多模量子存储器的实现对于构建高容量量子网络具有重要价值。尽管多模量子存储领域已取得重要进展，但基于冷原子系综的长时间空间多模存储还存在许多科学问题亟待解决。其中之一就是，难以保证所存多模量子态在长时间存储之后仍具有较高的保真度。
实验原理
研究过程中，科研团队利用铷冷原子体系，基于光子轨道角动量自由度，开展了高维多模光子态的长时间存储研究，实现了对单光子量级信号光的滤波和探测。总的说来，该项重磅研究成果对高容量量子网络的构建具有重要参考意义。
