Figura 1 (a) Struttura del livello di 151 Eu 3 + ioni a campo magnetico zero. (b) Schema della configurazione sperimentale. I modulatori ottici acustici etichettati come AOM 1 e AOM 2 sono impiegati per generare i fasci di preparazione e di ingresso. I fasci di ingresso e di preparazione sono combinati da un divisore di fascio (BS) con un rapporto di riflessione/trasmissione di 90 ∶ 10 . Il raggio combinato viene accoppiato nella guida d'onda e quindi raccolto in una fibra monomodale con un gruppo di lenti. L'otturatore meccanico 1 e l'otturatore 2 assicurano che il rivelatore a fotone singolo sia protetto dalla forte luce di preparazione. Riquadro:vista dall'alto della memoria quantistica su chip al microscopio. Sul campione vengono fabbricate sei tracce con una spaziatura di 23 μm , formando cinque guide d'onda di tipo IV. Quello centrale con la minima perdita di inserzione viene impiegato per la memorizzazione quantistica. Le linee d'argento forniscono il campo elettrico per il controllo del tempo di stoccaggio. FC:accoppiatore in fibra, HWP:piastra a semionda. Fis. Rev. Lett. 125, 260504
I ricercatori del CAS Key Laboratory of Quantum Information della University of Science and Technology of China (USTC) dell'Accademia cinese delle scienze hanno dimostrato per la prima volta l'archiviazione su richiesta di qubit fotonici in una memoria quantistica a stato solido integrata. Questo lavoro è stato pubblicato in Lettere di revisione di fisica .
La memoria quantistica è la tecnologia di base per la costruzione di reti quantistiche su larga scala. Ripetitori quantistici o dischi rigidi quantistici, basato su memorie quantistiche, può superare efficacemente la perdita di fotoni nel canale, estendendo così la distanza di lavoro delle reti quantistiche.
L'archiviazione su richiesta richiede la determinazione del tempo di archiviazione dopo che il fotone è stato assorbito dalla memoria quantistica, che è essenziale per le reti quantistiche. Però, le memorie quantistiche a stato solido integrate dimostrate finora sono tutte basate sullo schema AFC (atomic frequency comb) con un tempo di memorizzazione predeterminato.
Per ottenere l'archiviazione su richiesta, i ricercatori hanno adottato uno schema di memoria quantistica modificato:lo schema AFC modulato da Stark. Hanno utilizzato l'effetto Stark per manipolare l'evoluzione degli ioni delle terre rare in tempo reale introducendo due impulsi elettrici per controllare il tempo di conservazione della memoria quantistica.
I ricercatori hanno utilizzato per la prima volta un sistema di microlavorazione laser a femtosecondi (FLM) per fabbricare guide d'onda ottiche sulla superficie di un cristallo di silicato di ittrio drogato con europio, e quindi posizionato due elettrodi on-chip su entrambi i lati delle guide d'onda ottiche, in modo che il tempo di memorizzazione possa essere controllato in tempo reale con una tensione compatibile con la logica transistor-transistor (TTL). La perdita di inserzione della guida d'onda ottica era inferiore a 1 dB, che è attualmente il miglior valore riportato per le memorie quantistiche a stato solido integrate.
Hanno dimostrato l'archiviazione su richiesta di qubit time-bin con tale memoria quantistica a stato solido integrata, con una fedeltà di archiviazione del 99,3%±0,2%. Questo risultato è vicino alla migliore fedeltà di conservazione raggiunta con i cristalli sfusi (99,9%, PRL108, 190505) che è stato riportato anche dallo stesso gruppo di ricerca nel 2012. L'alta fedeltà indica l'affidabilità di questa memoria quantistica integrata.
Questo lavoro è di grande importanza per costruire memoria quantistica di grande capacità e costruire reti quantistiche.
