該成果首次證明集成量子存儲器在功能上超越傳統光纖方案，解決了長期困擾量子通信的信噪比難題。
2025 年 3 月 31 日，中國科學技術大學郭光燦院士團隊宣布，其李傳鋒、周宗權研究組基于原創的“無噪聲光子回波（NLPE）”方案，成功將可集成量子存儲器的存儲時間從 10 微秒級提升至毫秒級，并首次實現存儲效率超越傳統光纖延遲線。
這一突破性成果發表于國際權威期刊《科學?進展》（Science Advances），標志著我國在量子通信核心器件研發領域邁出重要一步。論文標題《Millisecond-level integrated quantum memory with high efficiency》，2025年3月26日在線發表，DOI：10.1126/sciadv.adu5264。
技術突破：從微秒到毫秒的跨越
光量子存儲器是構建大尺度量子網絡和克服信道損耗的核心器件，其規模化應用需兼顧集成化與高效存儲。然而，傳統集成器件受限于噪聲干擾和存儲效率，存儲時間僅能達到 10 微秒級（百萬分之一秒），效率遠低于光纖延遲線，成為制約量子網絡發展的瓶頸。
長壽命可集成量子存儲實驗示意圖，插圖顯示存儲器入射端面的細節
研究團隊通過創新技術路徑實現了關鍵突破：
- 飛秒激光微加工技術：在摻銪硅酸釔晶體中制備圓對稱凹陷包層光波導，實現了基于偏振自由度的噪聲濾除，為高效存儲奠定基礎。
- 共面電波導集成：在晶體表面集成共面電波導，結合射頻磁場精確調控銪離子核自旋躍遷，將自旋波量子存儲壽命延長至 1.021 毫秒（千分之一秒），提升兩個數量級，效率達 12.0±0.5%，遠超同等延時下光纖延遲線 0.01% 的傳輸效率。
可集成量子存儲器的效率及壽命表現，光纖延遲線的表現由藍色虛線表示，紅色五角星是本項成果的表現
十年磨一劍，意義深遠
該成果首次證明集成量子存儲器在功能上超越傳統光纖方案，解決了長期困擾量子通信的信噪比難題。存儲時間提升至毫秒級，使量子信號在復雜網絡中的路由與同步成為可能，為構建實用化長程量子通信網絡提供了關鍵技術支撐，同時展示了NLPE方案在解決長壽命量子存儲信噪比問題上的巨大潛力。
國際審稿人評價稱：“這是可集成量子存儲領域的重要里程碑，為長壽命量子存儲器發展作出顯著貢獻。” （原文：“This is a very important achievement in the field of integrated quantum memories”、"This work makes a significant contribution to the development of integrated and long-duration quantum memories"）
《科學·進展》編輯指出，該技術（NLPE）突破為未來量子計算、量子密鑰分發等應用提供了新的技術路徑。
郭光燦院士團隊長期深耕量子存儲領域，此次突破源于其原創的 NLPE 方案與持續技術攻關。研究得到科技創新 2030 重大項目、國家自然科學基金委等多方支持，論文第一作者為博士生劉宇平。
隨著量子計算與通信技術的快速發展，毫秒級可集成量子存儲器的成功研發將加速量子網絡的商業化進程。研究團隊計劃進一步優化器件性能，探索其在量子中繼、分布式量子計算等場景的應用，為我國在量子信息領域的國際競爭筑牢基礎。
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